光频梳:一种高精度、高分辨率的光学工具。其高精度体现在频率测量的误差可低至 10^-18,相当于 138 亿年(宇宙年龄)只偏差 1 秒;高分辨率则能区分只相差几赫兹的频率成分,远超传统光学工具。这种性能使其在多领域发挥主要作用:在量子科技中,可精确操控原子、离子的量子态,助力量子计算机的研发;在精密制造中,结合光学干涉技术实现纳米级定位,提升芯片制造的光刻精度;在医学诊断中,通过分析血液中微量生物标志物的光谱特征,实现疾病的早期筛查;在基础科学研究中,为验证相对论、探测引力波等前沿课题提供了前所未有的测量手段,堪称 “光学领域的精密天平”。光频梳的原理和发展历程。光纤光频梳光谱宽度
光纤激光频率梳利用光纤组件技术,能够实现长时间连续运行,这一特点在诸多领域具有优势。光纤组件的稳定性极高,能够提供稳定的激光输出,使得光纤激光频率梳在运行过程中能够保持极高的频率精度和稳定性。与传统的光学频率梳相比,光纤激光频率梳不受环境干扰的影响,具有更好的抗干扰能力。此外,光纤激光频率梳的连续运行时间长,能够满足长时间工作的需求。在科研、通信、光谱分析等领域,长时间连续运行的激光频率梳能够提供持续、稳定的数据支持,为相关研究和应用提供可靠的保障。另外,光纤激光频率梳的维护成本较低,使用寿命长。由于光纤组件的耐用性和稳定性,光纤激光频率梳在使用过程中能够减少维护和更换的频率,降低了使用成本。异步采样光频梳特点经过20多年的发展,光频梳已经从计量实验室走向了更广阔的世界。
光钟是依托原子(如锶、镱原子)的光学跃迁频率 —— 这类跃迁频率远高于传统微波原子钟的微波跃迁频率,理论精度潜力提升 3 个量级以上,但需解决 “高频信号难以测量与锁定” 的关键难题,而光频梳正是解决这一困境的工具。它为光钟实现提供双重关键支持:一方面是 “频率衔接”,光钟的原子光学跃迁频率(通常在 10^15 Hz 量级)无法直接与微波频标(10^9 Hz 量级)比对,光频梳如同 “纽带”,其等间隔梳齿可同时覆盖光学频段与微波频段,将光钟的高频光学信号 “降频” 为可与微波频标校准的信号,实现光钟频率的溯源;另一方面是 “频率锁定”,科研人员通过将光频梳的梳齿频率锁定到光钟的原子光学跃迁线上,让光频梳成为 “稳定中介”,反过来控制激光的频率稳定性,使驱动光钟的激光频率紧紧跟随原子跃迁频率,避免外界干扰导致的频率漂移。
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。光频梳还在光通信和光网络领域具有重要意义。
光频梳技术在诸多领域的成功应用,犹如一把钥匙,开启了光学领域巨大潜力的宝库。在精密测量领域,其实现的超高精度测量,突破了传统测量手段的局限,为基础科学研究、制造等提供了坚实支撑。在通信领域,光频梳助力密集波分复用技术,提升通信容量,满足了日益增长的信息传输需求。在量子信息领域,光频梳在纠缠光子产生、量子态制备等方面的应用,推动了量子通信、量子计算等前沿技术的发展。这些成功应用表明,光学领域蕴含着无限可能。随着对光频梳技术及相关光学原理研究的深入,未来有望在更多领域取得创新性突破,如在生物医学成像中实现更高分辨率成像,在环境监测中实现更精确的污染物检测等,为人类社会发展带来更多福祉 。广东朗研科技:光频梳的应用领域。异步采样飞秒光频梳输出波长
光频梳:开启精i准测量新篇章,点亮科研新未来。光纤光频梳光谱宽度
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 。光纤光频梳光谱宽度