光頻梳正帶領(lǐng)光學(xué)技術(shù)邁向新高度,成為科研創(chuàng)新的強大助推器。在光學(xué)原子鐘里,它是不可或缺的伙伴。光學(xué)原子鐘作為高精度時間頻率計量工具,光頻梳能助其實現(xiàn)更高頻率和時間分辨率,通過對比、同步不同地區(qū)光學(xué)時鐘,構(gòu)建全球光學(xué)時鐘網(wǎng)絡(luò),為科研提供時間參考。在光譜學(xué)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(zhì)深層次結(jié)構(gòu)與性質(zhì)??蒲腥藛T基于雙光梳系統(tǒng),取得諸多光譜學(xué)研究突破。它還在測距領(lǐng)域大顯身手,分辨率遠超傳統(tǒng)光源,為工程建設(shè)、地理測量等提供有力支撐,推動多學(xué)科科研創(chuàng)新發(fā)展 。經(jīng)過20多年的發(fā)展,光頻梳已經(jīng)從計量實驗室走向了更廣闊的世界。皮秒激光光頻梳發(fā)展
光頻梳高度的穩(wěn)定性和可重復(fù)性是其主要優(yōu)勢。穩(wěn)定性方面,無論是基于鎖模激光器,還是微諧振腔系統(tǒng)產(chǎn)生的光頻梳,都通過復(fù)雜技術(shù)手段,將頻率波動控制在極小范圍。如在基于摻鉺光纖系統(tǒng)的光學(xué)頻率梳中,通過精密的反饋控制,能保證梳齒頻率長期穩(wěn)定??芍貜?fù)性則體現(xiàn)在,在相同實驗條件下,光頻梳能多次產(chǎn)生幾乎完全一致的頻率梳狀光譜。這種特性讓光頻梳在精密測量中可靠性極高,例如在高精度光譜測量中,多次測量結(jié)果高度一致,科研人員能基于此準確分析物質(zhì)特性,為科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)中的高精度檢測等提供堅實保障 。飛秒光頻梳企業(yè)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等問題。
在人工智能與光學(xué)交叉的前沿領(lǐng)域,光頻梳正為光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)人類情感識別提供有力支持。光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有處理速度快、信息容量大等優(yōu)勢,而光頻梳的引入進一步提升了其性能。光頻梳產(chǎn)生的多波長、穩(wěn)定的光信號,可作為光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入光源。在情感識別過程中,首先采集人類面部表情、語音等包含情感信息的光學(xué)信號,這些信號經(jīng)光頻梳調(diào)制后輸入光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。光頻梳的精確頻率特性有助于更準確地編碼情感信息,使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠更敏銳地捕捉到情感特征。例如在面部表情識別中,不同情感對應(yīng)的面部肌肉細微變化所引起的光學(xué)信號差異,經(jīng)光頻梳調(diào)制后,可被光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更準確地識別與分類,從而提升情感識別的準確率與效率,為智能人機交互等領(lǐng)域帶來新的發(fā)展機遇 。
過去 20 多年間,光頻梳技術(shù)經(jīng)歷了從萌芽到蓬勃發(fā)展的歷程,逐步從計量實驗室的精密儀器走向更廣闊的應(yīng)用天地。光頻梳主要在計量實驗室中用于高精度的時間頻率計量,作為一種驗證科學(xué)理論、提升計量精度的前沿技術(shù)而存在。隨著研究的深入與技術(shù)的成熟,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。在通信行業(yè),光頻梳用于提升光纖通信的容量與穩(wěn)定性,助力構(gòu)建更高效的信息高速公路。在科研領(lǐng)域,光頻梳在天文學(xué)中用于系外行星探測,通過精確分析恒星光譜變化尋找行星蹤跡;在化學(xué)、生物學(xué)領(lǐng)域,用于分子結(jié)構(gòu)分析、生物分子檢測等。在工業(yè)生產(chǎn)中,光頻梳也應(yīng)用于精密制造的測量與校準環(huán)節(jié)。如今,光頻梳已融入眾多行業(yè),持續(xù)為各領(lǐng)域發(fā)展注入新動力,其應(yīng)用邊界仍在不斷拓展 。光頻梳被發(fā)明起初,主要用于光學(xué)頻率的測量和不同頻率光學(xué)基準的比較。
在光學(xué)頻率測量范疇,光頻梳的地位舉足輕重。以往,光學(xué)頻率測量面臨諸多難題,如頻率基準不穩(wěn)定、測量過程復(fù)雜且精度欠佳。光頻梳的出現(xiàn)徹底改變了這一局面,它提供了一系列精確且穩(wěn)定的頻率參考點。其梳齒頻率間隔高度穩(wěn)定,如同構(gòu)建了一座精確的頻率 “階梯”??茖W(xué)家借助光頻梳,能夠?qū)⒐鈱W(xué)頻率與微波頻率緊密關(guān)聯(lián),實現(xiàn)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(tǒng)中,光頻梳作為關(guān)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(shù)量級的提升,為全球衛(wèi)星導(dǎo)航、通信等依賴高精度時間頻率的系統(tǒng)筑牢基礎(chǔ)。光頻梳的產(chǎn)生主要有哪幾種方式?廣東飛秒光頻梳企業(yè)
通過光頻梳技術(shù),科學(xué)家們能夠?qū)崿F(xiàn)對光波頻率的精i確控制和測量,為光學(xué)研究打開了新的大門。皮秒激光光頻梳發(fā)展
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,對時間測量精度要求極高。光頻梳能將微波頻標與光頻直接連接,實現(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,時間基準可提高定位精度;在基礎(chǔ)物理研究中,有助于驗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 。皮秒激光光頻梳發(fā)展