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光學(xué)頻率梳作為鏈接光頻和射頻的樞紐

 更新時間:2022-08-27 點擊量:1455
  相干電磁輻射的產(chǎn)生與控制,例如射頻的電子振蕩器、光頻的激光器,在過去一個世紀對于人類社會有著的影響。組網(wǎng)完成的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中,精確的授時離不開電磁輻射的精準控制;無論是無線的5G通訊或者有線的光纖通信,現(xiàn)代通信技術(shù)都需要以電磁輻射為載波進行相互聯(lián)通。以上先進科技的發(fā)展,離不開對于射頻和光頻輻射理論上深刻的理解以及實際上對它們產(chǎn)生與控制的精細操控。
  然而,令人意外的是,在二十年前,射頻和光頻的技術(shù)領(lǐng)域保持相互獨立,宛若一條溝壑阻隔兩邊。雖然光可以被射頻調(diào)制,射頻信號也可以通過光信號解調(diào)出來,但是兩者之間缺少一種簡單的相干關(guān)系。在射頻領(lǐng)域成熟的頻率合成與控制的技術(shù),正是缺少這樣一種轉(zhuǎn)換的關(guān)系,在光頻的應(yīng)用似乎遙不可及。如何巧妙地將二者鏈接,充分地開發(fā)光學(xué)在時間頻率標準、計量學(xué)以及基礎(chǔ)科學(xué)的潛力,路漫漫其修遠兮,科研工作者一直在求索答案。
  光學(xué)頻率梳就是這真理之門的鑰匙!隨著飛秒激光技術(shù)、非線性光學(xué)的飛速發(fā)展,以光學(xué)頻率梳為代表精密頻率測量技術(shù)應(yīng)運而起,一舉解決這個難題。
  光學(xué)頻率梳技術(shù)上源自激光鎖模技術(shù),具體體現(xiàn)在對鎖模脈沖載波包絡(luò)相位頻率以及重復(fù)頻率的同時鎖定。這種鎖定的脈沖序列在時域看是一串時間間隔相同的脈沖鏈,在頻域上看是一串離散的具有相同頻率間隔的譜線。形狀類似于我們?nèi)粘J褂玫氖嶙?,所以稱之為光學(xué)頻率梳,如圖2所示。光學(xué)頻率梳的譜線或者梳齒可以與基于射頻信號的原子鐘鎖定在一起,獲得更高精度的光學(xué)頻率時鐘基準。用一種簡單而優(yōu)雅的方式,光學(xué)頻率梳提供了光頻和射頻的雙向轉(zhuǎn)換關(guān)系,給相關(guān)的光譜、測量、時間標準領(lǐng)域帶來的可能。
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