鈦寶石飛秒光頻梳通信

光學頻率梳（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組成，形似梳子，故得名 “頻梳”；在時間域上，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（1 飛秒 = 10^-15 秒）。這種特殊性源于鎖模技術(shù) —— 通過在激光諧振腔內(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）與光學頻率（光子學）的 “橋梁”，為跨波段精密測量奠定基礎(chǔ)，也是量子信息、光通信等領(lǐng)域的關(guān)鍵光源。在光頻梳出現(xiàn)以前，對光頻進行一次精確測量需要采用大規(guī)模的頻率鏈。鈦寶石飛秒光頻梳通信

光頻梳除了用于精密光學計量，其應(yīng)用還遠不止于此。作為一種高保真的光學變頻器，光頻梳能夠?qū)⒁环N頻率的光轉(zhuǎn)換為另一種頻率的光，這在光學通信和光譜分析中具有重要的應(yīng)用價值。由于光頻梳產(chǎn)生的光譜線具有極高的精度和穩(wěn)定性，因此其轉(zhuǎn)換效率也非常高，能夠保證光學信號的高質(zhì)量傳輸。此外，光頻梳還可以作為精確定時超短脈沖的來源。在現(xiàn)代光學中，超短脈沖的應(yīng)用非常廣，例如在激光加工、光學成像和光學時鐘等領(lǐng)域。光頻梳可以產(chǎn)生一系列精確的延遲脈沖，這些脈沖可以用于產(chǎn)生超短脈沖，從而實現(xiàn)高精度的定時和觸發(fā)。這種技術(shù)對于需要精確控制時間的應(yīng)用場景非常重要，例如在量子計算、高速通信和生物醫(yī)學成像等領(lǐng)域。光頻梳研究光頻梳在光學頻率合成中的應(yīng)用，為實現(xiàn)光學頻率的精確控制和穩(wěn)定輸出提供了有力支持。

光頻梳的命名源于其獨特外觀。從頻域視角看，它呈現(xiàn)為一系列等間隔的分立光譜，恰似日常生活中的梳子齒。這些梳齒般的光譜，間隔由鎖模激光重復(fù)頻率決定，位置由載波包絡(luò)相位等因素固定。形成過程涉及復(fù)雜物理機制，如基于鎖模激光器，通過鎖定激光器內(nèi)所有振蕩縱模相位，產(chǎn)生周期性超短脈沖，經(jīng)傅里葉變換得到光頻梳光譜。這種特殊光譜結(jié)構(gòu)，為其在光學測量、光譜分析、頻率標準等眾多領(lǐng)域應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，形象的名字也讓人們更易理解和記住這一重要光學技術(shù) 。

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間頻率基準，對時間測量精度要求極高。光頻梳能將微波頻標與光頻直接連接，實現(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，對原子躍遷頻率進行精確鎖定和測量。通過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)量級提升。這一提升意義重大，在全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)中，時間基準可提高定位精度；在基礎(chǔ)物理研究中，有助于驗證更精確的物理理論，推動科學技術(shù)向更高精尖方向發(fā)展 。光頻梳的應(yīng)用與未來前景。

光頻梳的出現(xiàn)，為光學測量翻開了嶄新的篇章。它在基礎(chǔ)科研中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，在原子鐘的研究中，光頻梳用于精確比對原子的能級躍遷頻率，使得原子鐘的精度不斷提高，為全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供了更精i準的時間基準。在生物醫(yī)學領(lǐng)域，光頻梳光譜技術(shù)可用于生物分子的檢測和分析，實現(xiàn)對疾病的早期診斷。同時，它還開啟了眾多科研新領(lǐng)域的探索，如量子光學、光通信網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化等。光頻梳以其良好的性能，為科研人員提供了探索未知的有力武器，推動著科學研究不斷向前發(fā)展?；诠忸l梳的高精度測距特性，可以結(jié)合掃描裝置完成飛行時間法表面形貌測量。鈦寶石飛秒光頻梳通信

光頻梳技術(shù)為光鐘的實現(xiàn)提供了關(guān)鍵支持，使得原子鐘的精度得到了極大的提升。鈦寶石飛秒光頻梳通信

探索光的頻率之美：光頻梳技術(shù)展現(xiàn)科研新魅力。光的頻率本是難以捕捉的微觀節(jié)律，而光頻梳以 “梳齒” 般的有序頻譜，將其轉(zhuǎn)化為可觀測、可計量的美學形態(tài)。從頻譜上看，等間隔排列的頻率點如琴鍵般整齊，覆蓋紫外到紅外的廣闊波段，仿佛自然譜寫的光譜樂章；時間域里，飛秒脈沖的周期性舞動，似光的心跳般準確。這種美不僅在于形態(tài)，更在于其連接微觀與宏觀的能力 —— 它讓原子躍遷的微弱頻移變得清晰，使遙遠星系的光譜紅移可精確測量。在實驗室中，科研人員通過光頻梳 “聆聽” 分子振動的頻率，觀察量子態(tài)的瞬時變化，這種對光頻率的掌控，既展現(xiàn)了物理規(guī)律的和諧，也為暗物質(zhì)探測、量子糾纏研究等前沿領(lǐng)域注入新活力，讓科研充滿發(fā)現(xiàn)的詩意。鈦寶石飛秒光頻梳通信