飞秒激光光学频率梳,简称飞秒光梳或光梳,是一种脉冲间隔在飞秒级别的脉冲光。这种光在时域上表现为一系列时间宽度在飞秒级别的超短脉冲,而在频域上则表现为一系列等频间隔、位置固定、且具有极宽光谱范围的单色谱线。这种光谱的形状就像一把“梳状尺”,因此被称作“飞秒光梳”。飞秒光梳由锁模激光器产生,它的工作原理使其在频域内找到了一把标尺,使光学频率与微波频率相关联。这使得飞秒光梳既是光频计量的强力工具,又是质优的飞秒脉冲激光光源。因此,它在精密激光光谱学、光钟、时频传递、很低噪声微波产生及相干测量等领域都具有普遍而重要的应用。自20世纪末以来,光学频率梳技术的发展和其广阔应用已经彻底改变了物理学的许多领域。广东太赫兹光频梳原理
光的频率舞者:光频梳技术揭秘光学测量的奥秘。光学测量的奥秘在于如何捕捉光与物质的相互作用,而光频梳以 “舞者” 的灵动揭开了这层面纱。它的频率梳齿如同精密的标尺,能丈量物质能级跃迁的微小频移 —— 这正是分子识别、原子钟校准的关键。传统测量难以解决的 “频率模糊” 问题,在其有序频谱面前迎刃而解:通过锁定梳齿与待测频率的对应关系,可直接读取物质的光学 “指纹”。例如,它揭秘了大气中温室气体分子吸收特定频率光的规律,让痕量检测成为可能;在量子测量中,其脉冲序列的同步性,揭开了量子态叠加与坍缩的瞬时过程。这种对光学测量底层逻辑的破译,不仅让技术更易用,更让人类理解了 “光如何传递物质信息” 的深层奥秘。太赫兹光频梳维护光频梳技术:点亮光学测量新篇章,开启科研新纪元。
光频梳为光学测量翻开崭新篇章,开辟出诸多科研新领域。基于微谐振腔和半导体激光器技术等实现的小型化、芯片级光学频率梳,虽面临挑战,但前景广阔。在生物医学领域,利用光频梳的高分辨率光谱特性,可对生物分子进行无损检测,助力疾病早期诊断;在环境监测方面,能够精确分析大气成分,监测污染物。在量子光学领域,为量子态操控提供新手段。它突破传统光学测量限制,吸引众多科研人员投身相关研究,不断拓展其应用边界,挖掘更多潜在价值,推动光学测量与多学科深度融合 。
光频梳的命名源于其独特外观。从频域视角看,它呈现为一系列等间隔的分立光谱,恰似日常生活中的梳子齿。这些梳齿般的光谱,间隔由锁模激光重复频率决定,位置由载波包络相位等因素固定。形成过程涉及复杂物理机制,如基于锁模激光器,通过锁定激光器内所有振荡纵模相位,产生周期性超短脉冲,经傅里叶变换得到光频梳光谱。这种特殊光谱结构,为其在光学测量、光谱分析、频率标准等众多领域应用奠定基础,形象的名字也让人们更易理解和记住这一重要光学技术 。光频梳的产生主要有哪几种方式?
光频梳自 21 世纪初诞生以来迅速引起了极大关注。这源于其独特且优越的性能。在诞生之前,光学频率测量面临诸多难题,精度难以满足日益增长的科研与技术需求。光频梳的出现犹如一道曙光,它凭借稳定且精确的频率梳状结构,为光学频率测量开辟了全新路径。科研人员可以借助光频梳,深入研究原子、分子的精细能级结构,这对于理解物质的基本性质至关重要。在物理学前沿研究中,如检验爱因斯坦相对论的实验里,光频梳提供了高精度的频率参考,为验证理论的正确性发挥关键作用。因其巨大的科学价值和应用潜力,吸引了全球众多科研团队投身相关研究,推动光频梳技术不断向前发展,在短短时间内取得了一系列令人瞩目的成果 。光频梳是一种激光源,其光谱由一系列非常精确定义的均匀间隔的频率组成。东莞红外光频梳种类
广东朗研科技:光频梳的工作原理。广东太赫兹光频梳原理
中红外光频梳是一种宽谱的相干光源,由一系列等频率间隔的离散谱线组成,具有超高的时频精度。近年来,研究人员通过新型激光增益介质、非线性频率转换和微谐振腔等技术将频率梳扩展到中红外光谱区域(2~20μm),从而进一步扩大了光频梳的应用范围。中红外光频率梳技术的发展为分子物质结构和动力学的光谱分析提供了强大的工具。它显著提高了“分子指纹”的测试精度、灵敏度和光谱带宽,使得在大动态范围内精确研究分子样品的组成变化成为可能。这种技术有望推动分子科学相关的各个领域的发展。除此之外,中红外光频梳还在其他领域展现了巨大的潜力。例如,在医学领域,中红外光频梳可用于光学相干断层扫描(OCT)等成像技术,实现更高的成像精度。在环境监测领域,中红外光频梳可用于检测主要温室气体等,为环境保护提供有力支持。广东太赫兹光频梳原理