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。起初,光频梳主要在计量领域发挥关键作用,用于重新定义时间频率基准,极大提高了时间测量的精度,让全球计时体系更加精i准统一。随着技术的不断成熟与创新,其应用范围逐渐拓展到天文观测。天文学家利用光频梳校准光谱仪,精确测量恒星的光谱,从而更准确地研究恒星的化学成分、运动状态以及宇宙的演化奥秘。在生物医学领域,光频梳技术助力高分辨率成像,能够清晰呈现生物组织的微观结构,为疾病诊断和提供更精确的依据。此外,在环境监测、精密制造等行业,光频梳也崭露头角,成为推动各领域技术革新的重要力量 。光频梳:开启光学测量新篇章,探索科研新领域。广东中红外光频梳维护
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。广东中红外光频梳维护光学频率梳(Optical frequency comb)是一种特殊的激光光源。
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”。
从频域视角来看,光频梳呈现出独特的等间隔分立光谱结构。当对其进行光谱分析时,可清晰观察到一系列离散的频率峰,这些频率峰均匀分布在频域中,彼此间隔相等,恰似一把梳子的齿均匀排列。这种特殊结构源于其产生原理,无论是光调制还是飞秒脉冲产生过程,都能促使激光光谱在频域按特定规律分裂与分布。这一特性赋予光频梳诸多实用价值,它为复杂的光学频率测量提供了清晰的标尺。在对未知光谱进行分析时,通过与光频梳的频率峰对比,能够快速、准确地确定未知光谱的频率位置与特性,极大简化了光学频率相关的研究与应用工作 。光频梳技术为光钟的实现提供了关键支持,使得原子钟的精度得到了极大的提升。
过去 20 多年间,光频梳技术经历了从萌芽到蓬勃发展的历程,逐步从计量实验室的精密仪器走向更广阔的应用天地。光频梳主要在计量实验室中用于高精度的时间频率计量,作为一种验证科学理论、提升计量精度的前沿技术而存在。随着研究的深入与技术的成熟,其应用领域不断拓展。在通信行业,光频梳用于提升光纤通信的容量与稳定性,助力构建更高效的信息高速公路。在科研领域,光频梳在天文学中用于系外行星探测,通过精确分析恒星光谱变化寻找行星踪迹;在化学、生物学领域,用于分子结构分析、生物分子检测等。在工业生产中,光频梳也应用于精密制造的测量与校准环节。如今,光频梳已融入众多行业,持续为各领域发展注入新动力,其应用边界仍在不断拓展 。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。皮秒脉冲光频梳输出波长
光频梳的起源可以追溯至锁模激光器和窄线宽激光器两个领域。广东中红外光频梳维护
光频梳是一种特殊的激光源,它的光谱呈现出一种独特的结构,即由一系列非常精确定义的均匀间隔的频率组成。这些频率像梳子上的齿一样,排列得非常整齐,因此被称为光频梳。光频梳的出现,极大地推动了光学、光学通信、光谱分析等领域的发展。它的特点在于能够产生一系列精确、均匀间隔的频率,这使得它在频率计量、光学频率合成、高精度光谱分析等方面具有广泛的应用。光频梳的制造需要高度精密的技术和工艺,包括光学器件的选择、激光源的稳定性控制、频率的精确调控等。这些技术的运用,使得光频梳能够在光谱分析中提供高精度的数据支持,为科研和应用提供可靠的保障。此外,光频梳还具有很高的灵活性和可调谐性。通过调整光频梳的参数和配置,可以实现对不同频率的激光输出,满足不同的应用需求。这使得光频梳在光学通信、光学传感、生物医学等领域具有广泛的应用前景。广东中红外光频梳维护
若将光的频率世界比作舞台,光频梳便是极具韵律感的 “舞者”:时域上,它以飞秒级超短脉冲为 “舞步”,每一步的延迟精确到可与原子振动同步;频域上,等间隔排列的频率分量如同 “舞裙的褶皱”,均匀铺展在紫外至红外的广阔频段,每道 “褶皱” 都是一个稳定的频率基准。这种 “舞姿” 的精确,源于锁模技术对光场相位的严格调控,再结合原子钟校准后,频率稳定性可达 10^-18 量级 —— 相当于百亿年误差不超 1 秒,为科研测量搭建了 “超准确标尺”。它正不断揭秘测量领域的 “新奥秘”:在光学计量中,传统技术难以衔接微波与光频,而光频梳如同 “频率桥梁”,让微波钟的精度直接传递到光频领域,重新定义了长度、时...