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光学频率梳作为链接光频和射频的枢纽

 发布时间:2022-08-27 点击量:66
  相干电磁辐射的产生与控制,例如射频的电子振荡器、光频的激光器,在过去一个世纪对于人类社会有着的影响。组网完成的北斗导航系统中,精确的授时离不开电磁辐射的精准控制;无论是无线的5G通讯或者有线的光纤通信,现代通信技术都需要以电磁辐射为载波进行相互联通。以上先进科技的发展,离不开对于射频和光频辐射理论上深刻的理解以及实际上对它们产生与控制的精细操控。
  然而,令人意外的是,在二十年前,射频和光频的技术领域保持相互独立,宛若一条沟壑阻隔两边。虽然光可以被射频调制,射频信号也可以通过光信号解调出来,但是两者之间缺少一种简单的相干关系。在射频领域成熟的频率合成与控制的技术,正是缺少这样一种转换的关系,在光频的应用似乎遥不可及。如何巧妙地将二者链接,充分地开发光学在时间频率标准、计量学以及基础科学的潜力,路漫漫其修远兮,科研工作者一直在求索答案。
  光学频率梳就是这真理之门的钥匙!随着飞秒激光技术、非线性光学的飞速发展,以光学频率梳为代表精密频率测量技术应运而起,一举解决这个难题。
  光学频率梳技术上源自激光锁模技术,具体体现在对锁模脉冲载波包络相位频率以及重复频率的同时锁定。这种锁定的脉冲序列在时域看是一串时间间隔相同的脉冲链,在频域上看是一串离散的具有相同频率间隔的谱线。形状类似于我们日常使用的梳子,所以称之为光学频率梳,如图2所示。光学频率梳的谱线或者梳齿可以与基于射频信号的原子钟锁定在一起,获得更高精度的光学频率时钟基准。用一种简单而优雅的方式,光学频率梳提供了光频和射频的双向转换关系,给相关的光谱、测量、时间标准领域带来的可能。