波长测量精度实现千赫兹量级将应用于光学波长精密测量

2023-01-18 13:21:45化工仪器网阅读量：264      我要评论

导读：中国科学技术大学郭光灿院士团队董春华教授及合作者邹长铃等提出一种普适的微腔色散调控机制，通过引入两种不同的微腔色散调控手段，该团队能够对微腔不同阶次的色散进行独立控制，从而实现光频梳不同梳齿频率的全部控制。

　　【化工机械设备网技术前沿】随着科学的发展进步，光波在科学发展的领域中也越来越具有重要的地位，很多仪器装备都与光波，如广波给食物加热、遥控等等，在这些应用中我们需要不同波长的光波。在选择光波时，波长则是一个重要的参量，因此对光波波长的测量方法在科学领域中也是尤为重要。

　　基于光学微腔的孤子微梳在精密光谱学、光钟等领域引起了极大研究兴趣。与我们日常生活中的光产生的混杂频率不同，被称为“孤子”频率梳的特殊光源中的每个光频率都是一致的振荡，会产生具有一致定时的孤子脉冲。这种频率梳子的每个齿都是不同颜色的光，它们之间间隔非常精确，以至于能用该系统测量各种现象和特征。

　　目前，正在开发的这些梳子的小型化版本(称为微梳子)有可能增强无数技术，包括用于GPS系统、电信、自动驾驶汽车、温室气体跟踪、航天器自主性和超精确计时等。但由于环境和激光噪声以及微腔中额外非线性效应的影响，孤子微梳的稳定性受到了很大限制，这成为微光梳在实际应用中的一个主要障碍。

　　在以往的工作中，科学家们通过控制材料的折射率或者微腔的几何尺寸以实现实时反馈，从而稳定并调控光频梳，这种方法会引起微腔内所有共振模式同时近乎均匀的变化，缺乏独立调控梳齿频率和重复频率的能力，这大大限制了微光梳在精密光谱、微波光子、光学测距等实际场景中的应用。

　　中国科学技术大学郭光灿院士团队董春华教授及合作者邹长铃等提出一种普适的微腔色散调控机制，通过引入两种不同的微腔色散调控手段，该团队能够对微腔不同阶次的色散进行独立控制，从而实现光频梳不同梳齿频率的全部控制。这种色散调控机制对于目前广泛研究的氮化硅、铌酸锂等不同的集成光子平台都是普适的。

　　研究团队利用泵浦激光和辅助激光分别独立控制微腔不同阶次的空间模式实现了泵浦模式频率的自适应稳定和频梳重复频率的独立调控。基于该光频梳，研究团队演示了对于任意梳齿频率的快速、可编程的调控，并将其应用于波长的精密测量中，展示了具有千赫兹量级测量精度和多波长同时测量能力的波长计。相比于之前的研究成果，研究团队实现的测量精度达到了三个量级的提高。

　　该研究成果实现了光频梳中心频率和重复频率的实时独立调控，并应用于光学波长的精密测量，将波长的测量精度提升到千赫兹(kHz)。其所展示的可重构的孤子微梳也为实现低成本、芯片集成的光学频率标准奠定了基础，将在精密测量、光钟、光谱学及通信等领域得到应用。相关研究成果日前发表在《自然通讯》上。

　　(资料来源：科技日报)

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