光頻梳的命名源于其獨特外觀。從頻域視角看,它呈現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頻率決定,位置由載波包絡相位等因素固定。形成過程涉及復雜物理機制,如基于鎖模激光器,通過鎖定激光器內所有振蕩縱模相位,產生周期性超短脈沖,經傅里葉變換得到光頻梳光譜。這種特殊光譜結構,為其在光學測量、光譜分析、頻率標準等眾多領域應用奠定基礎,形象的名字也讓人們更易理解和記住這一重要光學技術 。未來,隨著光頻梳技術的發展,雙光梳將成為一種便捷的光學測量工具。光纖飛秒光頻梳重復頻率
在光學頻率測量范疇,光頻梳的地位舉足輕重。以往,光學頻率測量面臨諸多難題,如頻率基準不穩定、測量過程復雜且精度欠佳。光頻梳的出現徹底改變了這一局面,它提供了一系列精確且穩定的頻率參考點。其梳齒頻率間隔高度穩定,如同構建了一座精確的頻率 “階梯”??茖W家借助光頻梳,能夠將光學頻率與微波頻率緊密關聯,實現從微波頻段到光頻段的高精度頻率傳遞與測量。在光鐘系統中,光頻梳作為關鍵部件,對原子躍遷頻率進行鎖定與測量,極大降低了光鐘的頻率不確定性,使原子鐘精度獲得數量級的提升,為全球衛星導航、通信等依賴高精度時間頻率的系統筑牢基礎。光纖超快光頻梳基本原理光頻梳的產生主要有哪幾種方式?
光頻梳作為高分辨率的光譜工具,為分子光譜的研究提供了強大的支持。分子光譜是捕捉分子能級躍遷產生的特征頻率,而分子的轉動、振動能級差異往往只為千赫茲至兆赫茲量級,傳統光譜儀難以分辨。光頻梳的頻率分辨率可達 10^-9,能清晰區分同位素分子(如 12CO 和 13CO)的細微頻移,甚至捕捉到分子與環境相互作用的瞬時變化。在環境科學中,它可檢測 ppb 級(十億分之一)的溫室氣體(如甲烷、一氧化二氮),助力氣候變化研究;在生物醫學領域,能通過分析生物分子(如 DNA、蛋白質)的振動光譜,識別其結構異常,為疾病早期診斷提供依據;在天體物理中,結合望遠鏡可解析遙遠恒星大氣中分子的組成,探索行星宜居性。
在精密光譜學領域,光頻梳能夠精確測量原子、分子的光譜特征,幫助科學家深入了解物質的微觀結構與相互作用。例如,在研究大氣中痕量氣體成分時,通過光頻梳技術,可實現對氣體分子吸收光譜的超高分辨率測量,識別出極其微量的有害氣體,助力環境監測與保護。在天文學中,利用光頻梳校準天文望遠鏡的光譜儀,能夠更準確地測量天體的光譜紅移,為探索宇宙的演化和結構提供關鍵數據。在光學測距方面,光頻梳的應用使得測量精度達到了前所未有的高度,無論是微小物體的尺寸測量,還是遠距離的空間測距,都能輕松應對,為航空航天、工業制造等眾多領域的發展提供了堅實支撐。光頻梳應用又有新進展!
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 。在光頻梳出現以前,對光頻進行一次精確測量需要采用大規模的頻率鏈。光纖超快光頻梳輸出波長
光頻梳:開啟光學測量新篇章,探索科研新領域。光纖飛秒光頻梳重復頻率
光頻梳正帶領光學技術邁向新高度,成為科研創新的強大助推器。在光學原子鐘里,它是不可或缺的伙伴。光學原子鐘作為高精度時間頻率計量工具,光頻梳能助其實現更高頻率和時間分辨率,通過對比、同步不同地區光學時鐘,構建全球光學時鐘網絡,為科研提供時間參考。在光譜學研究中,它更是一把利刃,用于氣體探測、分子光譜校正,挖掘物質深層次結構與性質??蒲腥藛T基于雙光梳系統,取得諸多光譜學研究突破。它還在測距領域大顯身手,分辨率遠超傳統光源,為工程建設、地理測量等提供有力支撐,推動多學科科研創新發展 。光纖飛秒光頻梳重復頻率
光頻梳以其高精度、高穩定度的特性,為光學頻率合成、高精度光譜分析等領域提供了強有力的支持。在時間測量方面,光頻梳能夠提供極高精度的頻率參考,有助于實現超穩時間基準,為各種科學實驗和應用提供可靠的時間保障。而光學原子鐘則是時間測量之作,它利用激光與原子相互作用,實現了超高精度的計時。光學原子鐘的出現,極大地提高了時間測量的精度和穩定性,為衛星導航、無線通信等領域提供了強有力的支持。光頻梳和光學原子鐘的應用前景非常廣闊。在衛星導航、高精度測量、無線通信等領域,它們都有著巨大的應用潛力。此外,它們還在物理學、化學、生物醫學等領域發揮著重要作用,為科學研究提供了精確的時間基準和工具。高質量的光頻梳產生...