光频梳自 21 世纪初诞生以来迅速引起了极大关注。这源于其独特且优越的性能。在诞生之前,光学频率测量面临诸多难题,精度难以满足日益增长的科研与技术需求。光频梳的出现犹如一道曙光,它凭借稳定且精确的频率梳状结构,为光学频率测量开辟了全新路径。科研人员可以借助光频梳,深入研究原子、分子的精细能级结构,这对于理解物质的基本性质至关重要。在物理学前沿研究中,如检验爱因斯坦相对论的实验里,光频梳提供了高精度的频率参考,为验证理论的正确性发挥关键作用。因其巨大的科学价值和应用潜力,吸引了全球众多科研团队投身相关研究,推动光频梳技术不断向前发展,在短短时间内取得了一系列令人瞩目的成果 。光频梳是一种能够产生一系列具有精确延迟脉冲的激光器。太赫兹光频梳维护
光频梳的产生方式主要有光调制与飞秒脉冲两种。光调制产生光频梳,是利用特定的调制技术,对连续激光进行调制。比如采用电光调制器或声光调制器,在激光中引入周期性的频率调制,使激光光谱在频域上分裂为一系列等间隔的频率分量,从而形成光频梳。这种方式产生的光频梳,在通信领域应用很多,可用于密集波分复用系统,增加通信容量。而飞秒脉冲产生光频梳,则基于飞秒激光器。飞秒激光器输出的超短脉冲,在时域上具有极短的持续时间,根据傅里叶变换,其在频域会展宽为一个宽带光谱。当满足特定条件,如在锁模机制作用下,这些宽带光谱中的频率分量会形成稳定的等间隔分布,进而产生光频梳。该方式产生的光频梳,在精密光谱学、光钟等对脉冲特性要求较高的领域表现出色 。飞秒激光光频梳参数光频梳的产生主要有哪几种方式?
光频梳是一种极为特殊的光源,它的光谱由一系列频率均匀分布的激光谱线组成,宛如一把精细的梳子,故而得名。在探索光的奥秘方面,光频梳能够帮助科学家更深入地研究光与物质的相互作用,解析复杂的光学现象。在精i准测量领域,其意义更为重大。传统测量技术在精度上存在局限,而光频梳凭借其稳定且精确的频率特性,可实现对光频率、时间等物理量前所未有的高精度测量。例如在天文观测中,通过光频梳可精确测量天体的光谱,进而分析其化学成分、运动速度等,开启了精i准测量的新纪元,为众多科学研究提供了强大的工具。
在神秘的量子信息领域,光频梳扮演着关键角色。光子纠缠是量子信息处理的资源,光频梳可产生具有特定频率和相位关系的光子对,为实现光子纠缠创造条件。通过精确调控光频梳参数,科研人员能使不同光子间建立起奇妙的量子关联,形成纠缠态。在量子态制备方面,光频梳同样发挥重要作用,其稳定且精确的频率特性,可作为频率参考,帮助制备特定量子态,如量子比特。这些量子态是构建量子计算机、实现量子通信的基石,光频梳为量子信息领域发展注入强大动力,助力科学家不断突破,向实现实用化量子技术目标迈进 。近年来,基于光纤激光器的光频梳成为主流。
光学频率测量的挑战在于:一是宽频段测量难(从紫外到太赫兹的光频范围跨度极大,传统仪器难以全覆盖);二是基准衔接难(光频远高于成熟的微波频标,无法直接校准);三是精度控制难(微小的频率漂移会导致测量误差累积),而光频梳恰好从这三方面提供了突破性解决方案。它首先是 “宽频段通用标尺”:光频梳的等间隔梳齿可覆盖紫外、可见、红外乃至太赫兹频段,如同一把能适配不同 “刻度需求” 的尺子 —— 无论是测量半导体激光的近红外频率,还是分子光谱的紫外特征频率,无需更换测量设备,只需通过梳齿与目标光频的比对,即可直接读取频率值,解决了传统测量仪器 “频段碎片化” 的局限,让跨频段光频测量变得高效统一。精i准测量新篇章:光频梳技术领引科研新未来。光纤超快光频梳参数
光频梳是怎么测频率的?太赫兹光频梳维护
光频梳作为高分辨率的光谱工具,为分子光谱的研究提供了强大的支持。分子光谱是捕捉分子能级跃迁产生的特征频率,而分子的转动、振动能级差异往往只为千赫兹至兆赫兹量级,传统光谱仪难以分辨。光频梳的频率分辨率可达 10^-9,能清晰区分同位素分子(如 12CO 和 13CO)的细微频移,甚至捕捉到分子与环境相互作用的瞬时变化。在环境科学中,它可检测 ppb 级(十亿分之一)的温室气体(如甲烷、一氧化二氮),助力气候变化研究;在生物医学领域,能通过分析生物分子(如 DNA、蛋白质)的振动光谱,识别其结构异常,为疾病早期诊断提供依据;在天体物理中,结合望远镜可解析遥远恒星大气中分子的组成,探索行星宜居性。太赫兹光频梳维护