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(xué)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(xué)技術(shù) 。基于激光外調(diào)制法的光頻梳產(chǎn)生及應(yīng)用研究。超快光纖光頻梳參數(shù)
從頻域視角來看,光頻梳呈現(xiàn)出獨特的等間隔分立光譜結(jié)構(gòu)。當(dāng)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(jié)構(gòu)源于其產(chǎn)生原理,無論是光調(diào)制還是飛秒脈沖產(chǎn)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(fù)雜的光學(xué)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(xué)頻率相關(guān)的研究與應(yīng)用工作 。光纖光頻梳參數(shù)光頻梳技術(shù):精i準測量領(lǐng)域的璀璨明星。
光頻梳的精確度和穩(wěn)定性使其成為光學(xué)計量和校準領(lǐng)域的理想工具。在光學(xué)計量中,頻率與長度、時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量可直接轉(zhuǎn)化為長度校準。光頻梳的頻率間隔穩(wěn)定性可達 10^-15 量級,遠超傳統(tǒng)計量工具,能將計量誤差控制在納米甚至亞納米級。它可作為 “光學(xué)尺子” 校準干涉儀、光譜儀等設(shè)備,確保工業(yè)制造中精密零件的尺寸精度;在時間計量領(lǐng)域,其能連接微波原子鐘與光學(xué)頻率標準,為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(如北斗、GPS)的時間同步提供支撐,讓定位精度提升至厘米級。此外,國際單位制中 “秒” 和 “米” 的定義更新,也依賴光頻梳實現(xiàn)更高精度的基準復(fù)現(xiàn)。
光頻梳技術(shù)宛如一把 “光尺”,為光學(xué)測量領(lǐng)域帶來了的變革。在傳統(tǒng)光學(xué)測量中,精度常受限于光源的穩(wěn)定性與測量方法的局限。而光頻梳憑借其獨特的等間隔分立光譜特性,極大提升了測量精度。例如在精密光譜分析里,它能分辨極細微的頻率差異,助力科學(xué)家深入探究原子、分子的精細結(jié)構(gòu)。在激光測距方面,光頻梳可實現(xiàn)亞毫米級甚至更高精度的測量,為航天、測繪等對精度要求嚴苛的領(lǐng)域提供有力支撐。隨著研究不斷深入,光頻梳在光學(xué)測量的多個分支持續(xù)拓展邊界,帶領(lǐng)該領(lǐng)域邁向更高精度、更寬應(yīng)用范圍的新高度。光頻梳的原理和發(fā)展歷程。
光頻梳本質(zhì)上是一種特殊的激光器,其獨特之處在于能夠產(chǎn)生一系列具有精確延遲的脈沖。在其內(nèi)部,通過巧妙的設(shè)計與復(fù)雜的物理過程實現(xiàn)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(guān)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(nèi)的各種光學(xué)元件對光脈沖的精細調(diào)控,包括色散補償元件對脈沖展寬的控制,以及增益介質(zhì)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(xiàn)為等間隔的分立光譜,即光頻梳的梳齒。在實際應(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生物組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)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 。光頻梳在精密測量中起到了重要的作用。異步采樣光頻梳研究
經(jīng)過20多年的發(fā)展,光頻梳已經(jīng)從計量實驗室走向了更廣闊的世界。超快光纖光頻梳參數(shù)
光頻梳為光學(xué)測量翻開嶄新篇章,開辟出諸多科研新領(lǐng)域?;谖⒅C振腔和半導(dǎo)體激光器技術(shù)等實現(xiàn)的小型化、芯片級光學(xué)頻率梳,雖面臨挑戰(zhàn),但前景廣闊。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,利用光頻梳的高分辨率光譜特性,可對生物分子進行無損檢測,助力疾病早期診斷;在環(huán)境監(jiān)測方面,能夠精確分析大氣成分,監(jiān)測污染物。在量子光學(xué)領(lǐng)域,為量子態(tài)操控提供新手段。它突破傳統(tǒng)光學(xué)測量限制,吸引眾多科研人員投身相關(guān)研究,不斷拓展其應(yīng)用邊界,挖掘更多潛在價值,推動光學(xué)測量與多學(xué)科深度融合 。超快光纖光頻梳參數(shù)