光頻梳的精確度和穩(wěn)定性使其成為光學(xué)計(jì)量和校準(zhǔn)領(lǐng)域的理想工具。在光學(xué)計(jì)量中,頻率與長(zhǎng)度、時(shí)間等物理量存在緊密關(guān)聯(lián),例如光速恒定的特性讓頻率測(cè)量可直接轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)度校準(zhǔn)。光頻梳的頻率間隔穩(wěn)定性可達(dá) 10^-15 量級(jí),遠(yuǎn)超傳統(tǒng)計(jì)量工具,能將計(jì)量誤差控制在納米甚至亞納米級(jí)。它可作為 “光學(xué)尺子” 校準(zhǔn)干涉儀、光譜儀等設(shè)備,確保工業(yè)制造中精密零件的尺寸精度;在時(shí)間計(jì)量領(lǐng)域,其能連接微波原子鐘與光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn),為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(如北斗、GPS)的時(shí)間同步提供支撐,讓定位精度提升至厘米級(jí)。此外,國(guó)際單位制中 “秒” 和 “米” 的定義更新,也依賴光頻梳實(shí)現(xiàn)更高精度的基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)。
精i準(zhǔn)測(cè)量新篇章:光頻梳技術(shù)領(lǐng)引科研新未來(lái)。光頻梳市場(chǎng)
光頻梳技術(shù)是光鐘發(fā)展的關(guān)鍵支撐。光鐘作為下一代高精度時(shí)間頻率基準(zhǔn),對(duì)時(shí)間測(cè)量精度要求極高。光頻梳能將微波頻標(biāo)與光頻直接連接,實(shí)現(xiàn)從兆赫茲到太赫茲的直接頻率傳遞。在光鐘系統(tǒng)中,光頻梳可作為高精度頻率參考,對(duì)原子躍遷頻率進(jìn)行精確鎖定和測(cè)量。通過(guò)精確控制光頻梳的重復(fù)頻率和載波包絡(luò)相位,極大降低光鐘的頻率不確定性,使原子鐘精度得到數(shù)量級(jí)提升。這一提升意義重大,在全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中,時(shí)間基準(zhǔn)可提高定位精度;在基礎(chǔ)物理研究中,有助于驗(yàn)證更精確的物理理論,推動(dòng)科學(xué)技術(shù)向更高精尖方向發(fā)展 。廣東中紅外光頻梳組成光纖激光頻率梳利用光纖組件,可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。
光學(xué)頻率梳(Optical frequency comb)是一種特殊的激光光源。與普通激光的單頻或窄帶頻譜不同,它的頻譜由一系列等間隔的離散頻率點(diǎn)組成,形似梳子,故得名 “頻梳”;在時(shí)間域上,它表現(xiàn)為重復(fù)周期穩(wěn)定的超短脈沖序列,脈沖寬度可低至飛秒級(jí)(1 飛秒 = 10^-15 秒)。這種特殊性源于鎖模技術(shù) —— 通過(guò)在激光諧振腔內(nèi)引入調(diào)制,迫使不同頻率的激光模式形成固定相位關(guān)系,從而輸出相干的脈沖序列。其特性包括寬頻譜覆蓋(可從紫外延伸至中紅外)、頻率間隔恒定(由脈沖重復(fù)頻率決定)、全頻譜相干性,這使其成為連接微波頻率(電子學(xué))與光學(xué)頻率(光子學(xué))的 “橋梁”,為跨波段精密測(cè)量奠定基礎(chǔ),也是量子信息、光通信等領(lǐng)域的關(guān)鍵光源。
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。光的頻率舞者:光頻梳技術(shù)揭秘科研測(cè)量新奧秘。
從頻域視角來(lái)看,光頻梳呈現(xiàn)出獨(dú)特的等間隔分立光譜結(jié)構(gòu)。當(dāng)對(duì)其進(jìn)行光譜分析時(shí),可清晰觀察到一系列離散的頻率峰,這些頻率峰均勻分布在頻域中,彼此間隔相等,恰似一把梳子的齒均勻排列。這種特殊結(jié)構(gòu)源于其產(chǎn)生原理,無(wú)論是光調(diào)制還是飛秒脈沖產(chǎn)生過(guò)程,都能促使激光光譜在頻域按特定規(guī)律分裂與分布。這一特性賦予光頻梳諸多實(shí)用價(jià)值,它為復(fù)雜的光學(xué)頻率測(cè)量提供了清晰的標(biāo)尺。在對(duì)未知光譜進(jìn)行分析時(shí),通過(guò)與光頻梳的頻率峰對(duì)比,能夠快速、準(zhǔn)確地確定未知光譜的頻率位置與特性,極大簡(jiǎn)化了光學(xué)頻率相關(guān)的研究與應(yīng)用工作 。光頻梳和光學(xué)原子鐘的出現(xiàn)為時(shí)間測(cè)量和相關(guān)領(lǐng)域帶來(lái)了巨大的創(chuàng)新和應(yīng)用前景。光纖飛秒光頻梳
光頻梳:探索光的奧秘,開(kāi)啟精i準(zhǔn)測(cè)量新紀(jì)元。光頻梳市場(chǎng)
光頻梳:一種高精度、高分辨率的光學(xué)工具。其高精度體現(xiàn)在頻率測(cè)量的誤差可低至 10^-18,相當(dāng)于 138 億年(宇宙年齡)只偏差 1 秒;高分辨率則能區(qū)分只相差幾赫茲的頻率成分,遠(yuǎn)超傳統(tǒng)光學(xué)工具。這種性能使其在多領(lǐng)域發(fā)揮主要作用:在量子科技中,可精確操控原子、離子的量子態(tài),助力量子計(jì)算機(jī)的研發(fā);在精密制造中,結(jié)合光學(xué)干涉技術(shù)實(shí)現(xiàn)納米級(jí)定位,提升芯片制造的光刻精度;在醫(yī)學(xué)診斷中,通過(guò)分析血液中微量生物標(biāo)志物的光譜特征,實(shí)現(xiàn)疾病的早期篩查;在基礎(chǔ)科學(xué)研究中,為驗(yàn)證相對(duì)論、探測(cè)引力波等前沿課題提供了前所未有的測(cè)量手段,堪稱 “光學(xué)領(lǐng)域的精密天平”。光頻梳市場(chǎng)