光頻梳,堪稱光領域的神奇 “舞者”。從原理上看,它源于鎖模激光器產生的周期性激光脈沖串。在時間域里,這些脈沖猶如靈動的舞者,有節奏地躍動;轉換到頻率空間,便化作等間隔頻率的光譜,好似一把精心打造的光學尺子。這把尺子刻度由鎖模激光重復頻率決定,起點與零頻差值取決于激光脈沖載波和包絡相對相位。憑借如此特性,光頻梳可測量未知頻率,在光學測量中,將原本復雜模糊的測量變得清晰,極大提升了測量精度,助力科學家探索光與物質相互作用的細微奧秘 。近年來,基于光纖激光器的光頻梳成為主流。飛秒激光光頻梳脈沖寬度
過去 20 多年間,光頻梳技術經歷了從萌芽到蓬勃發展的歷程,逐步從計量實驗室的精密儀器走向更廣闊的應用天地。光頻梳主要在計量實驗室中用于高精度的時間頻率計量,作為一種驗證科學理論、提升計量精度的前沿技術而存在。隨著研究的深入與技術的成熟,其應用領域不斷拓展。在通信行業,光頻梳用于提升光纖通信的容量與穩定性,助力構建更高效的信息高速公路。在科研領域,光頻梳在天文學中用于系外行星探測,通過精確分析恒星光譜變化尋找行星蹤跡;在化學、生物學領域,用于分子結構分析、生物分子檢測等。在工業生產中,光頻梳也應用于精密制造的測量與校準環節。如今,光頻梳已融入眾多行業,持續為各領域發展注入新動力,其應用邊界仍在不斷拓展 。光纖光頻梳應用領域高質量的光頻梳產生及應用研究。
光頻梳自 21 世紀初誕生以來迅速引起了極大關注。這源于其獨特且優越的性能。在誕生之前,光學頻率測量面臨諸多難題,精度難以滿足日益增長的科研與技術需求。光頻梳的出現猶如一道曙光,它憑借穩定且精確的頻率梳狀結構,為光學頻率測量開辟了全新路徑。科研人員可以借助光頻梳,深入研究原子、分子的精細能級結構,這對于理解物質的基本性質至關重要。在物理學前沿研究中,如檢驗愛因斯坦相對論的實驗里,光頻梳提供了高精度的頻率參考,為驗證理論的正確性發揮關鍵作用。因其巨大的科學價值和應用潛力,吸引了全球眾多科研團隊投身相關研究,推動光頻梳技術不斷向前發展,在短短時間內取得了一系列令人矚目的成果 。
在精密光譜學領域,光頻梳能夠精確測量原子、分子的光譜特征,幫助科學家深入了解物質的微觀結構與相互作用。例如,在研究大氣中痕量氣體成分時,通過光頻梳技術,可實現對氣體分子吸收光譜的超高分辨率測量,識別出極其微量的有害氣體,助力環境監測與保護。在天文學中,利用光頻梳校準天文望遠鏡的光譜儀,能夠更準確地測量天體的光譜紅移,為探索宇宙的演化和結構提供關鍵數據。在光學測距方面,光頻梳的應用使得測量精度達到了前所未有的高度,無論是微小物體的尺寸測量,還是遠距離的空間測距,都能輕松應對,為航空航天、工業制造等眾多領域的發展提供了堅實支撐。光頻梳的梳齒間隔可以通過改變激光脈沖的參數來進行調控,這使得它能夠滿足不同研究需求。
在光學頻率測量范疇,光頻梳的地位舉足輕重。以往,光學頻率測量面臨諸多難題,如頻率基準不穩定、測量過程復雜且精度欠佳。光頻梳的出現徹底改變了這一局面,它提供了一系列精確且穩定的頻率參考點。其梳齒頻率間隔高度穩定,如同構建了一座精確的頻率 “階梯”。科學家借助光頻梳,能夠將光學頻率與微波頻率緊密關聯,實現從微波頻段到光頻段的高精度頻率傳遞與測量。在光鐘系統中,光頻梳作為關鍵部件,對原子躍遷頻率進行鎖定與測量,極大降低了光鐘的頻率不確定性,使原子鐘精度獲得數量級的提升,為全球衛星導航、通信等依賴高精度時間頻率的系統筑牢基礎。隨著光頻梳技術的不斷完善和發展,我們有理由相信它將在未來光學研究和應用中發揮更加重要的作用。光纖超快光頻梳參數
光頻梳對原子鐘和時間測量產生了革i命性的影響。飛秒激光光頻梳脈沖寬度
在神秘的量子信息領域,光頻梳扮演著關鍵角色。光子糾纏是量子信息處理的資源,光頻梳可產生具有特定頻率和相位關系的光子對,為實現光子糾纏創造條件。通過精確調控光頻梳參數,科研人員能使不同光子間建立起奇妙的量子關聯,形成糾纏態。在量子態制備方面,光頻梳同樣發揮重要作用,其穩定且精確的頻率特性,可作為頻率參考,幫助制備特定量子態,如量子比特。這些量子態是構建量子計算機、實現量子通信的基石,光頻梳為量子信息領域發展注入強大動力,助力科學家不斷突破,向實現實用化量子技術目標邁進 。飛秒激光光頻梳脈沖寬度