光频梳因其特殊的性质,使得其能够将微波和光学频率直接连接起来,这一特点极大地简化了传统的频率链技术。在传统的频率链技术中,微波和光学频率之间的转换需要经过多个中间环节,包括信号的放大、滤波、调制等,这些环节不仅增加了系统的复杂性,还可能导致信号的失真和误差。而光频梳的出现,使得微波和光学频率之间的转换变得更为直接和简单。由于光频梳能够提供一系列精确且稳定的光学频率,这些频率可以直接与微波信号进行匹配和同步。这样一来,复杂的频率链技术就被迅速取代,系统的复杂性得到了极大的降低。光频梳的应用与未来前景。中红外光频梳市场
光频梳的命名源于其独特外观。从频域视角看,它呈现为一系列等间隔的分立光谱,恰似日常生活中的梳子齿。这些梳齿般的光谱,间隔由锁模激光重复频率决定,位置由载波包络相位等因素固定。形成过程涉及复杂物理机制,如基于锁模激光器,通过锁定激光器内所有振荡纵模相位,产生周期性超短脉冲,经傅里叶变换得到光频梳光谱。这种特殊光谱结构,为其在光学测量、光谱分析、频率标准等众多领域应用奠定基础,形象的名字也让人们更易理解和记住这一重要光学技术 。光频梳光频梳输入光纤激光频率梳利用光纤组件,可以长时间连续运行。
光频梳对光波频率的精确控制,源于 “硬件校准 + 软件调控” 的双重保障:硬件上,它通过锁模技术固定脉冲重复频率,再结合原子钟或光学参考腔校准,将频率稳定性控制在 10^-18 量级 —— 相当于让 “频率舞者” 的每一步 “舞步”(脉冲频率)误差,比百亿年差 1 秒还小;软件上,科研人员可通过调节激光腔参数、非线性介质类型,精确微调梳齿的频率间隔与覆盖范围,实现从紫外到太赫兹频段的 “按需控频”,就像为舞者定制不同节奏的 “舞曲”。
光频梳正带领光学技术迈向新高度,成为科研创新的强大助推器。在光学原子钟里,它是不可或缺的伙伴。光学原子钟作为高精度时间频率计量工具,光频梳能助其实现更高频率和时间分辨率,通过对比、同步不同地区光学时钟,构建全球光学时钟网络,为科研提供时间参考。在光谱学研究中,它更是一把利刃,用于气体探测、分子光谱校正,挖掘物质深层次结构与性质。科研人员基于双光梳系统,取得诸多光谱学研究突破。它还在测距领域大显身手,分辨率远超传统光源,为工程建设、地理测量等提供有力支撑,推动多学科科研创新发展 。光频梳作为一项革i命性的科学技术,正在引i领光学科技的发展。
光学频率梳(Optical frequency comb)是一种特殊的激光光源。与普通激光的单频或窄带频谱不同,它的频谱由一系列等间隔的离散频率点组成,形似梳子,故得名 “频梳”;在时间域上,它表现为重复周期稳定的超短脉冲序列,脉冲宽度可低至飞秒级(1 飞秒 = 10^-15 秒)。这种特殊性源于锁模技术 —— 通过在激光谐振腔内引入调制,迫使不同频率的激光模式形成固定相位关系,从而输出相干的脉冲序列。其特性包括宽频谱覆盖(可从紫外延伸至中红外)、频率间隔恒定(由脉冲重复频率决定)、全频谱相干性,这使其成为连接微波频率(电子学)与光学频率(光子学)的 “桥梁”,为跨波段精密测量奠定基础,也是量子信息、光通信等领域的关键光源。精i准测量新篇章:光频梳技术领引科研新未来。中红外光频梳市场
光频梳是一种特殊的超短脉冲激光器,其类似于光的尺子,能够快速而准确地测量光的频率。中红外光频梳市场
在人工智能与光学交叉的前沿领域,光频梳正为光学神经网络实现人类情感识别提供有力支持。光学神经网络具有处理速度快、信息容量大等优势,而光频梳的引入进一步提升了其性能。光频梳产生的多波长、稳定的光信号,可作为光学神经网络的输入光源。在情感识别过程中,首先采集人类面部表情、语音等包含情感信息的光学信号,这些信号经光频梳调制后输入光学神经网络。光频梳的精确频率特性有助于更准确地编码情感信息,使神经网络能够更敏锐地捕捉到情感特征。例如在面部表情识别中,不同情感对应的面部肌肉细微变化所引起的光学信号差异,经光频梳调制后,可被光学神经网络更准确地识别与分类,从而提升情感识别的准确率与效率,为智能人机交互等领域带来新的发展机遇 。中红外光频梳市场
光频梳并非普通的脉冲激光器,是时域与频域的耦合——时域上,它输出重复频率稳定的超短脉冲序列,脉冲间延迟可精确调控至飞秒(10^-15秒)甚至阿秒级;频域上,这些脉冲会展开为一系列等间隔、高相干的频率分量,形似梳子的齿均匀分布,“光频梳”的命名便源于此形象特征。实现这一特性的关键是锁模技术:通过主动(如电光调制)或被动(如可饱和吸收)方式,迫使激光腔内不同频率的光场形成固定相位关系,既生成超短脉冲,又保证频域分量的间隔严格等于脉冲重复频率(通常在MHz至GHz量级)。为进一步提升精度,光频梳常与原子钟、光学参考腔结合,将频率稳定性控制在10^-15量级,相当于数百万年误差不超过1秒,远超传统光源...