皮秒激光光頻梳基本原理

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。光學(xué)新突破：光頻梳技術(shù)助力科研突破新高度。皮秒激光光頻梳基本原理

光頻梳被發(fā)明時(shí)，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域是光學(xué)頻率的測(cè)量和不同頻率光學(xué)基準(zhǔn)的比較。這是因?yàn)楣忸l梳能夠提供一系列非常穩(wěn)定且精確的光學(xué)頻率，這些頻率可以作為一個(gè)精確的參照，用于測(cè)量其他光信號(hào)的頻率。在光學(xué)頻率的測(cè)量方面，光頻梳能夠提供極高精度的頻率標(biāo)準(zhǔn)，可以對(duì)待測(cè)光信號(hào)的頻率進(jìn)行精確測(cè)量。這使得光頻梳在光學(xué)計(jì)量、光學(xué)儀器校準(zhǔn)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。此外，由于其高度穩(wěn)定的特性，光頻梳還能用于時(shí)間基準(zhǔn)的標(biāo)定和同步。在不同頻率光學(xué)基準(zhǔn)的比較方面，光頻梳的出現(xiàn)為不同頻段之間的精確比較提供了新的手段。由于光頻梳能夠提供一系列連續(xù)且精確的光學(xué)頻率，這使得不同頻率的光學(xué)信號(hào)可以通過(guò)光頻梳進(jìn)行直接比較。這種比較方式不僅精度高，而且穩(wěn)定性好，為光學(xué)領(lǐng)域的研究和發(fā)展提供了重要的支持。廣東光纖光頻梳參數(shù)在光頻梳出現(xiàn)以前，對(duì)光頻進(jìn)行一次精確測(cè)量需要采用大規(guī)模的頻率鏈。

光頻梳作為一種先進(jìn)的光學(xué)技術(shù)，為解決傳統(tǒng)激光跟蹤儀的缺點(diǎn)提供了新的途徑。首先，關(guān)于速度問(wèn)題，光頻梳具有極高的光譜精度和穩(wěn)定性，可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成多個(gè)目標(biāo)的同時(shí)跟蹤。這一特性提高了激光跟蹤的速度，使其能夠滿(mǎn)足快速變化的場(chǎng)景需求。其次，對(duì)于需要分時(shí)跟蹤不同目標(biāo)的問(wèn)題，光頻梳的多頻并行處理能力使得它可以同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo)，無(wú)需分時(shí)切換。這樣不僅可以提高跟蹤效率，還能避免因切換目標(biāo)帶來(lái)的誤差和延遲。此外，由于光頻梳技術(shù)可以提供連續(xù)且穩(wěn)定的頻率源，它在長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)跟蹤中具有更好的精度和穩(wěn)定性。這進(jìn)一步強(qiáng)化了它在高精度光學(xué)計(jì)量、遙感、天文觀測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

光頻梳本質(zhì)上是一種特殊的激光器，其獨(dú)特之處在于能夠產(chǎn)生一系列具有精確延遲的脈沖。在其內(nèi)部，通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)與復(fù)雜的物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)這一特性。以飛秒光頻梳為例，飛秒激光器中的鎖模機(jī)制發(fā)揮著關(guān)鍵作用。鎖模過(guò)程使得激光器輸出的脈沖在時(shí)間上高度有序，相鄰脈沖之間具有精確、穩(wěn)定的時(shí)間延遲。這種精確延遲源于激光器諧振腔內(nèi)的各種光學(xué)元件對(duì)光脈沖的精細(xì)調(diào)控，包括色散補(bǔ)償元件對(duì)脈沖展寬的控制，以及增益介質(zhì)對(duì)脈沖能量的補(bǔ)充與穩(wěn)定。這些精確延遲的脈沖在頻域表現(xiàn)為等間隔的分立光譜，即光頻梳的梳齒。在實(shí)際應(yīng)用中，如光學(xué)相干層析成像技術(shù)里，光頻梳產(chǎn)生的精確延遲脈沖可用于對(duì)生物組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行高分辨率成像，通過(guò)分析不同深度組織反射光脈沖的延遲時(shí)間，獲取組織的詳細(xì)信息 。光頻梳提供了極高的頻率穩(wěn)定性和分辨率，使得激光雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)非常精確的距離測(cè)量。

光纖激光頻率梳利用光纖組件技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，這一特點(diǎn)在諸多領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)。光纖組件的穩(wěn)定性極高，能夠提供穩(wěn)定的激光輸出，使得光纖激光頻率梳在運(yùn)行過(guò)程中能夠保持極高的頻率精度和穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)的光學(xué)頻率梳相比，光纖激光頻率梳不受環(huán)境干擾的影響，具有更好的抗干擾能力。此外，光纖激光頻率梳的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，能夠滿(mǎn)足長(zhǎng)時(shí)間工作的需求。在科研、通信、光譜分析等領(lǐng)域，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的激光頻率梳能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支持，為相關(guān)研究和應(yīng)用提供可靠的保障。另外，光纖激光頻率梳的維護(hù)成本較低，使用壽命長(zhǎng)。由于光纖組件的耐用性和穩(wěn)定性，光纖激光頻率梳在使用過(guò)程中能夠減少維護(hù)和更換的頻率，降低了使用成本。自20世紀(jì)末以來(lái)，光學(xué)頻率梳技術(shù)的發(fā)展和其廣闊應(yīng)用已經(jīng)徹底改變了物理學(xué)的許多領(lǐng)域。飛秒脈沖光頻梳通信

光頻梳的生成和應(yīng)用需要高精度的光學(xué)元件和先進(jìn)的激光技術(shù)作為支撐。皮秒激光光頻梳基本原理

光的頻率舞者：光頻梳技術(shù)領(lǐng)引光學(xué)測(cè)量新潮流。若將光學(xué)測(cè)量比作一場(chǎng)精密的舞蹈，光頻梳便是那位掌控節(jié)奏的舞者。它以飛秒脈沖為舞步，在頻率舞臺(tái)上跳出等間隔的軌跡，顛覆了傳統(tǒng)測(cè)量的局限。傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量如單頻激光，恰似獨(dú)舞，難以覆蓋寬頻譜；而光頻梳的多頻協(xié)同，如群舞般兼顧廣度與精度。在工業(yè)檢測(cè)中，它 “舞動(dòng)” 的頻譜能同時(shí)分析多種物質(zhì)成分，效率提升百倍；在遙感領(lǐng)域，其脈沖 “舞步” 穿透大氣干擾，讓地表污染物的檢測(cè)更快速準(zhǔn)確。如今，從芯片制造的納米級(jí)校準(zhǔn)到深空探測(cè)的光譜分析，光頻梳正以靈動(dòng)的 “舞姿” 重構(gòu)光學(xué)測(cè)量范式，推動(dòng)行業(yè)向更高分辨率、更寬頻段、更實(shí)時(shí)化的方向革新。皮秒激光光頻梳基本原理