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。基于微諧振腔和半導(dǎo)體激光器技術(shù)等實(shí)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(jìn)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 。利用光頻梳可以解決傳統(tǒng)激光跟蹤儀速度慢、需要分時跟蹤不同的目標(biāo)等問題。皮秒激光光頻梳技術(shù)
飛秒激光光學(xué)頻率梳,簡稱飛秒光梳或光梳,是一種脈沖間隔在飛秒級別的脈沖光。這種光在時域上表現(xiàn)為一系列時間寬度在飛秒級別的超短脈沖,而在頻域上則表現(xiàn)為一系列等頻間隔、位置固定、且具有極寬光譜范圍的單色譜線。這種光譜的形狀就像一把“梳狀尺”,因此被稱作“飛秒光梳”。飛秒光梳由鎖模激光器產(chǎn)生,它的工作原理使其在頻域內(nèi)找到了一把標(biāo)尺,使光學(xué)頻率與微波頻率相關(guān)聯(lián)。這使得飛秒光梳既是光頻計(jì)量的強(qiáng)力工具,又是質(zhì)優(yōu)的飛秒脈沖激光光源。因此,它在精密激光光譜學(xué)、光鐘、時頻傳遞、很低噪聲微波產(chǎn)生及相干測量等領(lǐng)域都具有普遍而重要的應(yīng)用。激光光頻梳參數(shù)光頻梳可以通過光調(diào)制產(chǎn)生也可以通過飛秒脈沖產(chǎn)生。
將光頻梳比喻為光的頻率舞者,恰如其分地展現(xiàn)了它在光學(xué)測量中的靈動與關(guān)鍵作用。光頻梳技術(shù)的主要在于產(chǎn)生等間隔的頻率梳狀光譜。在光學(xué)測量中,它通過與待測光相互作用,精確比對頻率差異,從而揭示出光的各種特性。比如在光纖通信中,利用光頻梳可以準(zhǔn)確測量光信號在光纖中的傳輸特性,包括損耗、色散等參數(shù),幫助優(yōu)化通信線路,提升通信質(zhì)量。光頻梳就像一位精i準(zhǔn)的舞者,在頻率的舞臺上翩翩起舞,將光學(xué)測量的奧秘一一呈現(xiàn),讓我們對光的理解和掌控達(dá)到新的高度。
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(zhǔn),對時間測量精度要求極高。光頻梳能將微波頻標(biāo)與光頻直接連接,實(shí)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(jìn)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(dǎo)航系統(tǒng)中,時間基準(zhǔn)可提高定位精度;在基礎(chǔ)物理研究中,有助于驗(yàn)證更精確的物理理論,推動科學(xué)技術(shù)向更高精尖方向發(fā)展 。光頻梳:開啟光學(xué)測量新篇章,探索科研新領(lǐng)域。
中紅外光頻梳是一種寬譜的相干光源,由一系列等頻率間隔的離散譜線組成,具有超高的時頻精度。近年來,研究人員通過新型激光增益介質(zhì)、非線性頻率轉(zhuǎn)換和微諧振腔等技術(shù)將頻率梳擴(kuò)展到中紅外光譜區(qū)域(2~20μm),從而進(jìn)一步擴(kuò)大了光頻梳的應(yīng)用范圍。中紅外光頻率梳技術(shù)的發(fā)展為分子物質(zhì)結(jié)構(gòu)和動力學(xué)的光譜分析提供了強(qiáng)大的工具。它顯著提高了“分子指紋”的測試精度、靈敏度和光譜帶寬,使得在大動態(tài)范圍內(nèi)精確研究分子樣品的組成變化成為可能。這種技術(shù)有望推動分子科學(xué)相關(guān)的各個領(lǐng)域的發(fā)展。除此之外,中紅外光頻梳還在其他領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力。例如,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,中紅外光頻梳可用于光學(xué)相干斷層掃描(OCT)等成像技術(shù),實(shí)現(xiàn)更高的成像精度。在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域,中紅外光頻梳可用于檢測主要溫室氣體等,為環(huán)境保護(hù)提供有力支持。光頻梳在精密測量中起到了重要的作用。東莞中紅外光頻梳價格
近年來,基于光纖激光器的光頻梳成為主流。皮秒激光光頻梳技術(shù)
在量子信息領(lǐng)域,光頻梳正逐漸展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢。光子糾纏是量子信息處理的主要資源之一,而光頻梳可用于高效實(shí)現(xiàn)光子之間的糾纏。通過精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置,利用光頻梳產(chǎn)生的多波長、等間隔的光脈沖,在特定的非線性光學(xué)介質(zhì)中相互作用,能夠誘導(dǎo)光子之間產(chǎn)生糾纏態(tài)。同時,在量子態(tài)制備方面,光頻梳也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它可以精確控制光子的頻率、相位等量子態(tài)參數(shù),為制備高純度、特定形式的量子態(tài)提供了有力手段。例如在量子通信中,制備高質(zhì)量的糾纏光子對并精確調(diào)控其量子態(tài),有助于實(shí)現(xiàn)長距離、高安全的量子密鑰分發(fā)。在量子計(jì)算中,光頻梳輔助制備的特定量子態(tài),是構(gòu)建量子比特、執(zhí)行量子算法的重要基礎(chǔ),推動著量子信息領(lǐng)域不斷向前發(fā)展 。皮秒激光光頻梳技術(shù)