光的频率舞者:光频梳技术领引光学测量新潮流。若将光学测量比作一场精密的舞蹈,光频梳便是那位掌控节奏的舞者。它以飞秒脉冲为舞步,在频率舞台上跳出等间隔的轨迹,颠覆了传统测量的局限。传统光学测量如单频激光,恰似独舞,难以覆盖宽频谱;而光频梳的多频协同,如群舞般兼顾广度与精度。在工业检测中,它 “舞动” 的频谱能同时分析多种物质成分,效率提升百倍;在遥感领域,其脉冲 “舞步” 穿透大气干扰,让地表污染物的检测更快速准确。如今,从芯片制造的纳米级校准到深空探测的光谱分析,光频梳正以灵动的 “舞姿” 重构光学测量范式,推动行业向更高分辨率、更宽频段、更实时化的方向革新。光频梳可以通过光调制产生也可以通过飞秒脉冲产生。超快光纤光频梳发展
在光学测量的漫漫征途中,光频梳宛如一把闪耀的新钥匙。以往,测量连续激光器频率需借助复杂方法,犹如在迷宫中徘徊。光频梳出现后,一切变得简单高效。它能作为光学尺,连接、标定不同波长连续激光器,还能锁定射频参考基准时钟,标定激光频率。在天文学领域,可用于测量天体光谱,帮助科学家分析天体成分与运动状态;在微观世界,助力研究分子光谱,解析分子结构。它让我们突破传统测量局限,踏入更广阔未知领域,不断拓展人类对世界认知的边界 。皮秒脉冲光频梳分类自20世纪末以来,光学频率梳技术的发展和其广阔应用已经彻底改变了物理学的许多领域。
光频梳被发明起初,主要用于光学频率的测量和不同频率光学基准的比较。在光学频率测量方面,它凭借精确的梳齿频率间隔,成为超高精度的频率标尺。传统测量方法精度有限,难以满足对微小频率变化的检测需求,光频梳的出现彻底改变了这一局面。科研人员利用它能够精i准测量激光频率的细微漂移,为激光技术的优化提供关键数据。在不同频率光学基准比较中,光频梳发挥着桥梁作用。通过将不同光学基准与光频梳进行比对,可准确评估它们之间的差异,实现全球光学频率基准的统一和校准。这对于构建高精度的全球时间频率网络、保障通信系统的稳定运行等具有不可替代的意义。随着应用探索的深入,光频梳逐渐展现出在更多领域的应用价值,开启了光学技术应用的新篇章 。
光频梳的产生主要有以下几种方式:基于光学参量振荡器的产生方式。这种方式通过非线性光学介质中的光学参量过程产生频率梳状光谱。这种方法的优点是可以产生宽频带的频率梳,覆盖可见光到近红外等多个波段。此外,基于光学参量振荡器的光频梳还可以通过调节泵浦光的参数,实现频率的灵活调节。基于调制技术的产生方式。这种方式通过在激光器中加入调制器,对激光进行调制,从而生成频率梳状光谱。这种方法的优点是可以实现高速、高精度的频率梳产生,并且可以通过改变调制参数实现灵活调节。此外,基于调制技术的光频梳还可以与其他光学器件集成,实现紧凑的光学系统。异步采样光频梳的应用领域。
光频梳本质上是一种特殊的激光器,其独特之处在于能够产生一系列具有精确延迟的脉冲。在其内部,通过巧妙的设计与复杂的物理过程实现这一特性。以飞秒光频梳为例,飞秒激光器中的锁模机制发挥着关键作用。锁模过程使得激光器输出的脉冲在时间上高度有序,相邻脉冲之间具有精确、稳定的时间延迟。这种精确延迟源于激光器谐振腔内的各种光学元件对光脉冲的精细调控,包括色散补偿元件对脉冲展宽的控制,以及增益介质对脉冲能量的补充与稳定。这些精确延迟的脉冲在频域表现为等间隔的分立光谱,即光频梳的梳齿。在实际应用中,如光学相干层析成像技术里,光频梳产生的精确延迟脉冲可用于对生物组织内部结构进行高分辨率成像,通过分析不同深度组织反射光脉冲的延迟时间,获取组织的详细信息 。光频梳是怎么测频率的?东莞异步采样光频梳厂家
光频梳在光谱学研究中也发挥着重要作用。超快光纤光频梳发展
四波混频则是光频梳 “拓宽舞台” 的核i心:它让不同频率的光子在非线性介质中相互作用,通过能量交换生成新的频率分量 —— 例如两个高频光子与一个低频光子相互作用,可产生一个更低频的光子,反之亦然。这如同舞者在舞台上拓展动作范围,让原本局限于某一频段的 “梳齿”,向紫外、红外等方向延伸,形成覆盖宽频段的完整频率梳,且新生成的梳齿与原有梳齿保持严格的频率间隔,确保了光频梳的准确性。正是这两种非线性效应的协同作用,让光频梳既能拥有稳定的 “舞步”(脉冲序列),又能拓展 “舞台”(宽频段梳齿),为后续科研测量的高精度应用提供了物理基础。超快光纤光频梳发展