飛秒激光光頻梳脈沖寬度

光頻梳，堪稱光領(lǐng)域的神奇 “舞者”。從原理上看，它源于鎖模激光器產(chǎn)生的周期性激光脈沖串。在時(shí)間域里，這些脈沖猶如靈動(dòng)的舞者，有節(jié)奏地躍動(dòng)；轉(zhuǎn)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(xué)尺子。這把尺子刻度由鎖模激光重復(fù)頻率決定，起點(diǎn)與零頻差值取決于激光脈沖載波和包絡(luò)相對(duì)相位。憑借如此特性，光頻梳可測(cè)量未知頻率，在光學(xué)測(cè)量中，將原本復(fù)雜模糊的測(cè)量變得清晰，極大提升了測(cè)量精度，助力科學(xué)家探索光與物質(zhì)相互作用的細(xì)微奧秘 。近年來(lái)，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(guò)去 20 多年間，光頻梳技術(shù)經(jīng)歷了從萌芽到蓬勃發(fā)展的歷程，逐步從計(jì)量實(shí)驗(yàn)室的精密儀器走向更廣闊的應(yīng)用天地。光頻梳主要在計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中用于高精度的時(shí)間頻率計(jì)量，作為一種驗(yàn)證科學(xué)理論、提升計(jì)量精度的前沿技術(shù)而存在。隨著研究的深入與技術(shù)的成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。在通信行業(yè)，光頻梳用于提升光纖通信的容量與穩(wěn)定性，助力構(gòu)建更高效的信息高速公路。在科研領(lǐng)域，光頻梳在天文學(xué)中用于系外行星探測(cè)，通過(guò)精確分析恒星光譜變化尋找行星蹤跡；在化學(xué)、生物學(xué)領(lǐng)域，用于分子結(jié)構(gòu)分析、生物分子檢測(cè)等。在工業(yè)生產(chǎn)中，光頻梳也應(yīng)用于精密制造的測(cè)量與校準(zhǔn)環(huán)節(jié)。如今，光頻梳已融入眾多行業(yè)，持續(xù)為各領(lǐng)域發(fā)展注入新動(dòng)力，其應(yīng)用邊界仍在不斷拓展 。光纖光頻梳應(yīng)用領(lǐng)域高質(zhì)量的光頻梳產(chǎn)生及應(yīng)用研究。

光頻梳自 21 世紀(jì)初誕生以來(lái)迅速引起了極大關(guān)注。這源于其獨(dú)特且優(yōu)越的性能。在誕生之前，光學(xué)頻率測(cè)量面臨諸多難題，精度難以滿足日益增長(zhǎng)的科研與技術(shù)需求。光頻梳的出現(xiàn)猶如一道曙光，它憑借穩(wěn)定且精確的頻率梳狀結(jié)構(gòu)，為光學(xué)頻率測(cè)量開(kāi)辟了全新路徑?？蒲腥藛T可以借助光頻梳，深入研究原子、分子的精細(xì)能級(jí)結(jié)構(gòu)，這對(duì)于理解物質(zhì)的基本性質(zhì)至關(guān)重要。在物理學(xué)前沿研究中，如檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)里，光頻梳提供了高精度的頻率參考，為驗(yàn)證理論的正確性發(fā)揮關(guān)鍵作用。因其巨大的科學(xué)價(jià)值和應(yīng)用潛力，吸引了全球眾多科研團(tuán)隊(duì)投身相關(guān)研究，推動(dòng)光頻梳技術(shù)不斷向前發(fā)展，在短短時(shí)間內(nèi)取得了一系列令人矚目的成果 。

在精密光譜學(xué)領(lǐng)域，光頻梳能夠精確測(cè)量原子、分子的光譜特征，幫助科學(xué)家深入了解物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)與相互作用。例如，在研究大氣中痕量氣體成分時(shí)，通過(guò)光頻梳技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體分子吸收光譜的超高分辨率測(cè)量，識(shí)別出極其微量的有害氣體，助力環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)。在天文學(xué)中，利用光頻梳校準(zhǔn)天文望遠(yuǎn)鏡的光譜儀，能夠更準(zhǔn)確地測(cè)量天體的光譜紅移，為探索宇宙的演化和結(jié)構(gòu)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在光學(xué)測(cè)距方面，光頻梳的應(yīng)用使得測(cè)量精度達(dá)到了前所未有的高度，無(wú)論是微小物體的尺寸測(cè)量，還是遠(yuǎn)距離的空間測(cè)距，都能輕松應(yīng)對(duì)，為航空航天、工業(yè)制造等眾多領(lǐng)域的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)支撐。光頻梳的梳齒間隔可以通過(guò)改變激光脈沖的參數(shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)控，這使得它能夠滿足不同研究需求。

在光學(xué)頻率測(cè)量范疇，光頻梳的地位舉足輕重。以往，光學(xué)頻率測(cè)量面臨諸多難題，如頻率基準(zhǔn)不穩(wěn)定、測(cè)量過(guò)程復(fù)雜且精度欠佳。光頻梳的出現(xiàn)徹底改變了這一局面，它提供了一系列精確且穩(wěn)定的頻率參考點(diǎn)。其梳齒頻率間隔高度穩(wěn)定，如同構(gòu)建了一座精確的頻率 “階梯”?？茖W(xué)家借助光頻梳，能夠?qū)⒐鈱W(xué)頻率與微波頻率緊密關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)從微波頻段到光頻段的高精度頻率傳遞與測(cè)量。在光鐘系統(tǒng)中，光頻梳作為關(guān)鍵部件，對(duì)原子躍遷頻率進(jìn)行鎖定與測(cè)量，極大降低了光鐘的頻率不確定性，使原子鐘精度獲得數(shù)量級(jí)的提升，為全球衛(wèi)星導(dǎo)航、通信等依賴高精度時(shí)間頻率的系統(tǒng)筑牢基礎(chǔ)。隨著光頻梳技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，我們有理由相信它將在未來(lái)光學(xué)研究和應(yīng)用中發(fā)揮更加重要的作用。光纖超快光頻梳參數(shù)

光頻梳對(duì)原子鐘和時(shí)間測(cè)量產(chǎn)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(lǐng)域，光頻梳扮演著關(guān)鍵角色。光子糾纏是量子信息處理的資源，光頻梳可產(chǎn)生具有特定頻率和相位關(guān)系的光子對(duì)，為實(shí)現(xiàn)光子糾纏創(chuàng)造條件。通過(guò)精確調(diào)控光頻梳參數(shù)，科研人員能使不同光子間建立起奇妙的量子關(guān)聯(lián)，形成糾纏態(tài)。在量子態(tài)制備方面，光頻梳同樣發(fā)揮重要作用，其穩(wěn)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(tài)，如量子比特。這些量子態(tài)是構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)、實(shí)現(xiàn)量子通信的基石，光頻梳為量子信息領(lǐng)域發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)力，助力科學(xué)家不斷突破，向?qū)崿F(xiàn)實(shí)用化量子技術(shù)目標(biāo)邁進(jìn) 。飛秒激光光頻梳脈沖寬度