超快光頻梳光譜寬度

在光學(xué)測(cè)量的漫漫征途中，光頻梳宛如一把閃耀的新鑰匙。以往，測(cè)量連續(xù)激光器頻率需借助復(fù)雜方法，猶如在迷宮中徘徊。光頻梳出現(xiàn)后，一切變得簡(jiǎn)單高效。它能作為光學(xué)尺，連接、標(biāo)定不同波長(zhǎng)連續(xù)激光器，還能鎖定射頻參考基準(zhǔn)時(shí)鐘，標(biāo)定激光頻率。在天文學(xué)領(lǐng)域，可用于測(cè)量天體光譜，幫助科學(xué)家分析天體成分與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；在微觀世界，助力研究分子光譜，解析分子結(jié)構(gòu)。它讓我們突破傳統(tǒng)測(cè)量局限，踏入更廣闊未知領(lǐng)域，不斷拓展人類對(duì)世界認(rèn)知的邊界 。光頻梳：一種高精度、高分辨率的光學(xué)工具。超快光頻梳光譜寬度

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。東莞紅外光頻梳發(fā)展光頻梳在光譜學(xué)研究中也發(fā)揮著重要作用。

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。生成光頻梳主要是鎖模激光器，需產(chǎn)生飛秒級(jí)超短脈沖，這要求激光介質(zhì)具備極高的增益效率和穩(wěn)定性，如摻鈦藍(lán)寶石晶體需控制在 0.1℃以內(nèi)的溫度波動(dòng)。光學(xué)諧振腔的鏡片需達(dá)到 99.99% 以上的反射率，以減少損耗并維持脈沖序列的相干性；相位鎖定裝置則需將頻率間隔誤差控制在赫茲級(jí)，依賴精密壓電陶瓷和微波相位探測(cè)器。應(yīng)用中，寬頻譜覆蓋需低損耗光纖和超連續(xù)譜發(fā)生技術(shù)，而野外環(huán)境下的穩(wěn)定性則依賴抗振動(dòng)光學(xué)平臺(tái)和溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。這些元件和技術(shù)的精度每提升一個(gè)量級(jí)，光頻梳的測(cè)量能力就可能實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。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)域帶來了巨大的創(chuàng)新和應(yīng)用前景。

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)。
在未來，科學(xué)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(shù)和工程難題。東莞紅外光頻梳發(fā)展

光頻梳的原理和發(fā)展歷程。超快光頻梳光譜寬度

未來，隨著光頻梳技術(shù)的發(fā)展，雙光梳將成為一種便捷的光學(xué)測(cè)量工具。雙光梳技術(shù)結(jié)合了兩把光頻梳，通過巧妙利用它們之間的相互作用，能實(shí)現(xiàn)更高效、更精確的測(cè)量。在光譜測(cè)量方面，雙光梳可大幅提高測(cè)量速度，在極短時(shí)間內(nèi)獲取高分辨率光譜，這對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)快速變化的物理、化學(xué)過程意義重大。在距離測(cè)量領(lǐng)域，雙光梳利用干涉原理，能夠?qū)崿F(xiàn)超長(zhǎng)距離的高精度測(cè)量，為大尺度工程建設(shè)、衛(wèi)星定位等提供可靠支持。同時(shí)，其在生物分子檢測(cè)中也極具潛力，可精確識(shí)別生物分子的種類和濃度，助力疾病早期診斷。隨著相關(guān)技術(shù)不斷優(yōu)化，雙光梳有望集成化、小型化，如同常見的光學(xué)儀器一般，走進(jìn)更多實(shí)驗(yàn)室和應(yīng)用場(chǎng)景，為科研和產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來更多便利 。超快光頻梳光譜寬度