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。光频梳直接将微波和光学频率连接的特点,使得复杂的频率链技术被迅速取代。广东太赫兹光频梳公司
在光学频率测量领域,光频梳占据着无可替代的地位。传统测量方法在面对高精度、宽频带测量需求时往往力不从心,光频梳却能轻松应对。它提供了一系列均匀间隔且相位相干稳定的频率分量,如同精确的频率标尺。可直接用于测量连续激光器频率,还能对复杂光谱进行精细分析。在光通信领域,需对大量光信号频率精确校准,光频梳能快速准确完成任务,保障通信系统稳定运行;在激光频率计量中,作为标准频率参考,为其他测量设备校准提供依据。其重要性体现在推动光学频率测量技术不断进步,满足现代科技对高精度频率测量的迫切需求 。广东飞秒光频梳光学频率梳简称为光频梳或光梳, 其光谱包含一系列频率严格等间距的谱线。
光频梳,堪称光领域的神奇 “舞者”。从原理上看,它源于锁模激光器产生的周期性激光脉冲串。在时间域里,这些脉冲犹如灵动的舞者,有节奏地跃动;转换到频率空间,便化作等间隔频率的光谱,好似一把精心打造的光学尺子。这把尺子刻度由锁模激光重复频率决定,起点与零频差值取决于激光脉冲载波和包络相对相位。凭借如此特性,光频梳可测量未知频率,在光学测量中,将原本复杂模糊的测量变得清晰,极大提升了测量精度,助力科学家探索光与物质相互作用的细微奥秘 。
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”。探索光的频率世界:光频梳技术领引科研新风尚。
光频梳为光学测量翻开崭新篇章,开辟出诸多科研新领域。基于微谐振腔和半导体激光器技术等实现的小型化、芯片级光学频率梳,虽面临挑战,但前景广阔。在生物医学领域,利用光频梳的高分辨率光谱特性,可对生物分子进行无损检测,助力疾病早期诊断;在环境监测方面,能够精确分析大气成分,监测污染物。在量子光学领域,为量子态操控提供新手段。它突破传统光学测量限制,吸引众多科研人员投身相关研究,不断拓展其应用边界,挖掘更多潜在价值,推动光学测量与多学科深度融合 。光纤激光频率梳利用光纤组件,可以长时间连续运行。双光梳光频梳通信
广东朗研科技:光频梳的工作原理。广东太赫兹光频梳公司
光频梳被发明时,其主要的应用领域是光学频率的测量和不同频率光学基准的比较。这是因为光频梳能够提供一系列非常稳定且精确的光学频率,这些频率可以作为一个精确的参照,用于测量其他光信号的频率。在光学频率的测量方面,光频梳能够提供极高精度的频率标准,可以对待测光信号的频率进行精确测量。这使得光频梳在光学计量、光学仪器校准等领域有着广泛的应用。此外,由于其高度稳定的特性,光频梳还能用于时间基准的标定和同步。在不同频率光学基准的比较方面,光频梳的出现为不同频段之间的精确比较提供了新的手段。由于光频梳能够提供一系列连续且精确的光学频率,这使得不同频率的光学信号可以通过光频梳进行直接比较。这种比较方式不仅精度高,而且稳定性好,为光学领域的研究和发展提供了重要的支持。广东太赫兹光频梳公司