皮秒激光光頻梳重復頻率

來源: 發(fā)布時間:2025-08-23

光頻梳是一種極為特殊的光源,它的光譜由一系列頻率均勻分布的激光譜線組成,宛如一把精細的梳子,故而得名。在探索光的奧秘方面,光頻梳能夠幫助科學家更深入地研究光與物質的相互作用,解析復雜的光學現象。在精i準測量領域,其意義更為重大。傳統(tǒng)測量技術在精度上存在局限,而光頻梳憑借其穩(wěn)定且精確的頻率特性,可實現對光頻率、時間等物理量前所未有的高精度測量。例如在天文觀測中,通過光頻梳可精確測量天體的光譜,進而分析其化學成分、運動速度等,開啟了精i準測量的新紀元,為眾多科學研究提供了強大的工具。光頻梳的生成依賴于非線性光學效應,如調制不穩(wěn)定性和四波混頻等過程。皮秒激光光頻梳重復頻率

皮秒激光光頻梳重復頻率,光頻梳

光頻梳以獨特的 “舞步”,在光學測量領域帶領新潮流。它產生的超短脈沖在時域和頻域呈現特殊分布,在時域是飛秒量級時間寬度電磁場振蕩包絡,頻域則為相等頻率間隔光學頻率序列,二者滿足傅里葉變換關系。這一特性使其成為光學頻率測量的有力工具,將銫原子微波頻標與光頻標準確關聯。在實際測量應用中,相比傳統(tǒng)方法,它能更快速地完成任務。例如在光通信領域,用于精確校準光信號頻率,保障通信穩(wěn)定高效,促使光學測量技術不斷革新,成為眾多科研、工業(yè)領域追求高精度測量的技術 。皮秒激光光頻梳重復頻率光頻梳技術為光鐘的實現提供了關鍵支持,使得原子鐘的精度得到了極大的提升。

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光頻梳被發(fā)明時,其主要的應用領域是光學頻率的測量和不同頻率光學基準的比較。這是因為光頻梳能夠提供一系列非常穩(wěn)定且精確的光學頻率,這些頻率可以作為一個精確的參照,用于測量其他光信號的頻率。在光學頻率的測量方面,光頻梳能夠提供極高精度的頻率標準,可以對待測光信號的頻率進行精確測量。這使得光頻梳在光學計量、光學儀器校準等領域有著廣泛的應用。此外,由于其高度穩(wěn)定的特性,光頻梳還能用于時間基準的標定和同步。在不同頻率光學基準的比較方面,光頻梳的出現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)且精確的光學頻率,這使得不同頻率的光學信號可以通過光頻梳進行直接比較。這種比較方式不僅精度高,而且穩(wěn)定性好,為光學領域的研究和發(fā)展提供了重要的支持。

光頻梳本質上是一種特殊的激光器,其獨特之處在于能夠產生一系列具有精確延遲的脈沖。在其內部,通過巧妙的設計與復雜的物理過程實現這一特性。以飛秒光頻梳為例,飛秒激光器中的鎖模機制發(fā)揮著關鍵作用。鎖模過程使得激光器輸出的脈沖在時間上高度有序,相鄰脈沖之間具有精確、穩(wěn)定的時間延遲。這種精確延遲源于激光器諧振腔內的各種光學元件對光脈沖的精細調控,包括色散補償元件對脈沖展寬的控制,以及增益介質對脈沖能量的補充與穩(wěn)定。這些精確延遲的脈沖在頻域表現為等間隔的分立光譜,即光頻梳的梳齒。在實際應用中,如光學相干層析成像技術里,光頻梳產生的精確延遲脈沖可用于對生物組織內部結構進行高分辨率成像,通過分析不同深度組織反射光脈沖的延遲時間,獲取組織的詳細信息 。光頻梳:開啟光學測量新篇章,探索科研新領域。

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過去 20 多年間,光頻梳技術經歷了從萌芽到蓬勃發(fā)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(yè),光頻梳用于提升光纖通信的容量與穩(wěn)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(yè)生產中,光頻梳也應用于精密制造的測量與校準環(huán)節(jié)。如今,光頻梳已融入眾多行業(yè),持續(xù)為各領域發(fā)展注入新動力,其應用邊界仍在不斷拓展 。在未來,科學家們將繼續(xù)探索各種類型光頻梳的巨大潛力,并努力克服目前面臨的技術和工程難題。皮秒脈沖光頻梳技術

集成光頻梳:芯片化光源的新一代技術!皮秒激光光頻梳重復頻率

從頻域視角來看,光頻梳呈現出獨特的等間隔分立光譜結構。當對其進行光譜分析時,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。這種特殊結構源于其產生原理,無論是光調制還是飛秒脈沖產生過程,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用價值,它為復雜的光學頻率測量提供了清晰的標尺。在對未知光譜進行分析時,通過與光頻梳的頻率峰對比,能夠快速、準確地確定未知光譜的頻率位置與特性,極大簡化了光學頻率相關的研究與應用工作 。皮秒激光光頻梳重復頻率