高平均功率飞秒光纤光学频率梳产生及其噪声特性的研究

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高功率高重复频率飞秒掺镱光纤激光频率梳的研究(特邀)

第48卷第1期红外与激光工程2019年1月Vo l.48No.1I nfrared and Laser Engineering J an.2019高功率高重复频率飞秒掺镱光纤激光频率梳的研究(特邀)

孙敬华1,2,3，孙克雄2，林志芳2，孙继芬2，晋路2，徐永钊1

(1.东莞理工学院电子工程与智能化学院，广东东莞523808；

2.华中科技大学物理学院，湖北武汉430074；

3.Institute of Photonics and Quantum Sciences,Heriot-Watt University,Edinburgh EH144AS,UK)

摘要：飞秒光学频率梳在精密计量学和光谱学中扮演着革命性的推动角色，成为近二十年超短脉冲激光技术及应用研究领域最活跃的前沿方向之一。文中基于250MHz重复频率(f r ep)的掺镱(Yb)光纤激光器，研究了不同腔内色散以及锁模机制对飞秒脉冲序列载波包络相位偏移频率(f C EO)噪声的影响。通过对飞秒光梳细节的优化，得到了49dB信噪比的f C EO拍频信号并获得了秒稳3.2×10-10的锁定结果，同时f r ep的锁定结果也达到了到了秒稳3.4×10-13的精度。此外文中还研究了不同啁啾状态的种子光飞秒脉冲对基于大模场面积双包层Yb光子晶体光纤放大器输出光脉冲宽度的影响。以携带-3.8×104fs2预啁啾量的光脉冲作为种子光，在60W976nm半导体激光泵浦下，获得了250MHz重复频率、23W平均功率和66fs压缩后脉冲宽度的激光输出。

奔跑在追“光”路上——记上海大学通信与信息工程学院教授郭海润

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奔跑在追“光"路上—记上海人学通信9信息匸程学院教授郭海润■ 文/徐飞

光学频率梳是激光技术领域的重大革新，如今光频梳在超高精度光钟、物理常数精密测量、类地星体/系外生命探测、电子运动的阿秒动力学测量，超精细光谱测量、光通信多波长光源等方面呈现出显著的技术优势和广阔的应用前景，同时也受到国防科技、电子信息等领域的高度关注。2007年，洛桑联邦理工学院Kippenberg 教授课题组发现了一项新的光频梳产生技术，即在微纳尺度的光学谐振腔内通过超快非线性光学效应，产生光频梳。这一发现极大地推动了光频梳向小型化，乃至芯片化的发展，为光频梳的技术和应用带来革命性的突破。2015年加入Kippenherg 课题组的郭海润，先后从事了多项关于微腔光频率梳的研究工作’博士阶段所积累的超快非线性光学基础，能够帮助他快速融入团队，并发挥带头作用，攻克科研难题。敢于创新，认真务实郭海润的祖籍是江苏镇江，和大多数江苏人一样，丰饶的水土文化与雄厚的历史底蕴造就了他好学聪慧、内敛务实的特质。在学习中，较强的求知欲，特别是对于新的事物的好奇心使其不断探索，努力科研，在大学三年级时，他通过上海大学优秀本科生培养计划进入特种光纤与光接入网省部共建重点实验室，在实验室主任王廷云教授.庞拂飞、曾祥龙等多位老师的指导下，初步接触光纤光学、光通信方向的科学研究。2011年硕士毕业后，同年，郭海润以全额奖学金进入丹麦技术大学光子学工程系，攻读博士学位。2015年初，郭海润进入洛桑联邦理工学院，加入Kippenberg 教授课题组，开始博士后研究工作。进入课题组伊始，郭海润就根据经验，准确判断出了实验过程中的一个新发现一一微腔内的拉曼孤子自频移效应——表明在微腔内持续积累的高强度光，可以激发材料分子的本征振动，导致由于震动损失部分能量，光频梳整体出现光谱红移的现象。这一发现不仅是首次在氮化硅新材料中测得了拉曼频移系数，也为其他微纳光学平台提供了指引。在课题组发表了相关论文后不久，美国加州理工大学、普渡大学、哥伦比亚大学也相继在他们的微腔平台上发现了这一现象。同时，郭海润还负责研究微腔频梳在时间维度上的演变动态。光频梳在频率维度上是一组“梳状”频谱，而在时间维度上则是一连串的光脉冲信号。特别是在微腔内，同时经历腔内震荡的光脉冲数目实际上-- 直得不到有效控制。由于应用上要求腔内仅有单个光脉冲，单脉冲态的产生一直是微腔光频梳技术的一大难点。郭海润和同事们一起，通过多次实验和理论论证，最终解决了这一难题。他们证明了在材料的光热效应作用下，可以实现从腔内多个光脉冲向单个脉冲的定向演变，从而可以确保光频梳出现单脉冲态。这

高亚臣教授简介

GAOYACHENJIAOSHOUJIANJIE

高3E臣教授简什

高亚臣，男，1969年4月生，理学博士,教授，黑龙江大学电子工程学院光电系主任，博士研究生导师，黑龙江省光学学会常务理事，黑龙江省物理学会常务理事，国家自然科学基金通讯评审专家，《黑龙江大学工程学报》编委。

高亚臣教授1992、2001年分别获得辽宁师范大学物理系理学学士学位和硕士学位, 2003年在读博士期间留校哈尔滨工业大学，2004年聘为副教授，2005年获得哈尔滨工业大学应用物理系理学博士学位，同年担任硕士研究生导师，2006年通过高层次人才招聘计划引进黑龙江大学，2009年聘为教授，并于2014年担任博士研究生导师。

高亚臣教授主要从事金属纳米材料的光学非线性、超快动力学过程研究，提出了材料中饱和吸收和双光子吸收共存竞争理论，多次在国际学术会议上作相关的研究报告，理论被广泛用来分析材料非线性吸收转化效应，相应论文他引200余次。近期开展了飞秒激光微纳加工、超快激光光谱、纳米光子学方面的研究。主持完成国家自然科学基金面上顶目1顶，黑龙江省自然科基金面上顶目2顶。以第一作者或通讯作者在《Optics Express》《Softmater》《Nanomaterial》《Applied Optics》等国际学术期刊上发表SCI论文40余篇，论文他引1000余次。

高亚臣教授主要为本科生和研究生讲授应用光学、量子力学、非线性光学、纳米科学与技术、纳米光子学、光学前沿讲座等课程，多次获本科教学评估优秀，主持教育部电子信息类专业教学指导委员会教学改革顶目1项。

段延敏博士简介

一、个人基本情况：

姓名：段延敏

性别：女

出生年月：1983年8月

职称职务：讲师，硕士生导师

政治面貌：中共党员

学历学位：博士

工作单位：温州大学物理与电子信息工程学院

通信地址：温州市瓯海区茶山高教园区温大物电学院

电子邮箱：ymduan@

二、从事研究的专业领域及主要研究方向

研究的专业领域：光电子学

主要研究方向：激光技术与非线性光学

三、主要工作经历及业绩

2012年9月~至今温州大学物理与电子信息工程学院，讲师

2016年5月~至今深大-新加坡国立大学光电科技协同创新中心，博士后2012年7月~2013年1月新加坡南洋理工大学，访问学者

2009年9月~2012年7月中科院福建物质结构研究所，凝聚态物理博士2008年3月~2009年3月福建福晶科技股份有限公司，激光技术研发2005年9月~2008年7月福建师范大学和中科院联培，光学工程硕士主持国家自然科学基金、省自然科学基金等省部级以上课题4项，第二成员参与国家自然科学基金3项。入选温州市551人才工程第二层次。发表学术论文60余篇，其中第一或通讯作者在Optics Letters，Optics Express，Scientific Reports 等SCI/EI期刊上发表论文20余篇(SCI二区以上10余篇），申请专利16件。应邀成为Optics Letters，Optics Express，Applied Optics，Optics Communications，Chinese Optics Letters，量子光学等国内外权威光学期刊审稿人。

2005年诺贝尔物理学奖

2005年物理学奖，由三位物理学家获得，他们是美国的罗伊·格劳伯（Roy J.Glauber）（获得奖金的一半）、约翰·霍尔（ohn L.Hall）和德国的特奥多尔·汉施（Theodor W.Haensch）（分享另一半奖金）。格劳伯对光学相干的量子理论做出了贡献。霍尔和汉施对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献。

罗伊·杰伊·格劳伯（Roy Jay Glauber，1925—2018），出生于美国纽约市。12岁时制作了和房间差不多高的望远镜。14岁时“发明”了“分光镜”。16岁进入哈佛大学学习。当时，由于二战影响，大量教授需要参与和战争相关的秘密项目，迫使他在进校之初就修完了所有著名教授讲授的物理学课程。在大学二年级时他被招募到洛斯阿拉莫斯实验室参与曼哈顿计划，年仅18岁，是当时参与的科学家中最年轻的一位。战后返回大学，开始了自己真正的纯粹的学术研究道路。1946年和1949年获得哈佛大学的硕士和博士学位。

约翰·刘易斯·霍尔（Jhon Lewis Hall，1934—），从卡内基技术大学共获得三个学位，分别是理学学士（1956年）、理学硕士（1956年）和哲学博士（1961年）。他在国家标准与技术局完成了博士后研究，1962年—1971年，霍尔一直在此工作。自1967年起霍尔开始在科罗拉多大学任教，是JILA中第三个获得诺贝尔物理学奖的科学家。

特奥多尔·汉施（Theodor W.Haensch,1941—）,出生于德国海德堡。在海德堡的卢佩莱希特卡尔大学攻读光学专业。

少周期飞秒脉冲及阿秒脉冲产生与测量研究

少周期飞秒脉冲及阿秒脉冲是当前超快激光技术领域的热点研究方向之一。这种超快脉冲的产生和测量在物理和化学研究、生物医学和材料科学等领域具有广泛的应用潜力。本文将从理论和实验两方面介绍少周期飞秒脉冲及阿秒脉冲的产生和测量研究。

首先，让我们来了解一下飞秒激光脉冲的特点。飞秒脉冲是时间尺度在飞秒级别（1飞秒=10^-15秒）的激光脉冲，它

的特点是具有极高的峰值功率和极短的脉冲宽度。少周期飞秒脉冲具有周期性振荡的特点，周期通常在几十飞秒到几百飞秒之间。

少周期飞秒脉冲的产生可以通过光学倍频技术实现。首先，利用光纤拉伸和压缩技术，将飞秒激光脉冲进行拉长，然后通过倍频晶体将这些拉长的脉冲再次压缩到飞秒级别。这样就可以得到少周期飞秒脉冲。另外，利用分子传感器和控制技术也可以产生稳定的少周期飞秒脉冲。

阿秒脉冲是时间尺度在阿秒级别（1阿秒=10^-18秒）的

激光脉冲，它的特点是极短的脉冲宽度和高峰值功率。阿秒脉冲的产生需要借助强光场效应和自发辐射放大技术。通过强光场效应，将飞秒峰值功率提高到能够产生阿秒脉冲的级别。然后利用自发辐射放大技术对飞秒脉冲进行放大，得到阿秒脉冲。

测量少周期飞秒脉冲和阿秒脉冲的关键在于确定其脉冲宽度和相位信息。常用的测量方法包括频率梳和自相关技术。频率梳是一种精密的光学工具，可以将光学频率转换为微波频率，从而实现对脉冲时间结构的测量。自相关技术是一种通过与自身的复制进行干涉来测量脉冲时间宽度和相位的方法。

近年来，随着超快激光技术的不断发展，飞秒激光脉冲和阿秒激光脉冲在科学研究和应用中的地位越来越重要。在物理学中，少周期飞秒脉冲和阿秒脉冲被广泛应用于超快动力学和高能量物理的研究。在化学研究中，这些超快脉冲可以用于分子动力学和化学反应动力学的研究。在生物医学领域，飞秒激光脉冲和阿秒脉冲被用于光学成像和激光治疗等应用。在材料科学中，这些脉冲可用于材料表征和光学加工等领域。

211233490_双光梳光谱测量技术

双光梳光谱测量技术

汤璐璐，顾澄琳*，罗大平，邓泽江，潘海峰，李文雪

（华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062）

摘要：双光梳光谱技术是一种先进的精密光谱测量技术，具有高分辨力、高频率精度、快速测量和宽带光谱覆盖等优点，已在光谱激光雷达、温室气体监测、燃烧诊断等测量领域中广泛应用。关于双光梳光谱的新原理、新方案和新技术不断涌现，因此有必要对其发展现状进行梳理和总结。本文详细地阐述了双光梳光谱技术的原理和性能指标，分析对比了光频参考、电光调制、单腔双光梳和光调制四种典型双光梳光谱测量系统的实验方案和优势，同时具体分析了双光梳光谱技术在工作波段拓展方向的发展现状，最后对双光梳光谱系统的发展趋势和应用前景进行了总结和展望，为双光梳光谱技术在全波段光谱测量和多场景应用中的进一步提升提供参考。

关键词：双光梳光谱技术；光学频率梳；激光光谱学；精密测量；非线性频率准换

中图分类号：TB96 文献标志码：A 文章编号：1674-5795（2023）03-0017-12

Dual⁃comb spectroscopy technology

TANG Lulu, GU Chenglin*, LUO Daping, DENG Zejiang, PAN Haifeng, LI Wenxue

(State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China) Abstract: Dual⁃comb spectroscopy (DCS) is an advanced precision spectral measurement tool with high resolution, high frequency accuracy, rapid measurement speed, and broad bandwidth. Thus, it has been widely used in many fields such as spectral lidar, green⁃house gas monitoring, and combustion diagnosis. As new principles, new schemes and new technologies of dual⁃comb spectroscopy are emerging, it is necessary to sort out and summarize their current development status. In this paper, the principles and technical perfor⁃mance indexes of dual⁃comb spectroscopy are introduced, and the experimental schemes and advantages of four typical DCS measure⁃ment systems are analyzed and compared, including optical frequency reference, electro⁃optical modulation, single⁃cavity dual⁃comb, and optical⁃optical modulation. Meanwhile, the development status of dual⁃comb spectroscopy in the expansion of the operating band is analyzed. Finally, the development trend and application prospects of DCS systems are summarized and prospected, which can provide a reference for further improvement of dual⁃comb spectroscopy in full⁃band spectral measurements and multi⁃scene applications.

基于微环谐振腔产生克尔光频梳的关键理论研究

摘要

光学频率梳技术的出现，为实现光学频率的精准测量提供了可靠的解决方案。近年来，一种基于微谐振腔的克尔光频梳，以其卓越的光频梳性能和简单的实验配置成为研究的热点。自从在微环芯谐振腔中观察到克尔光频梳后，相关实验成果不断得到报道，相应的理论研究也逐渐得以完善。但是，目前克尔光频梳的产生方案仍存在很多不足，从而限制了进一步对克尔光频梳的应用研究。本文对基于微环谐振腔的克尔光频梳的产生原理与机制，性质以及相关应用展开了深入的理论研究，主要工作和创新如下：

1.在微腔内由克尔非线性效应引起光学参量振荡的基础上，深入分析克尔光频梳在频域上的演变过程。通过微环内光场传输方程建立描述微环内克尔光频梳产生过程的LLE模型，包括微环损耗、色散和非线性效应等。利用MATLAB实现对克尔光频梳产生过程的数值模拟，根据其演变过程将其分为四个阶段，分析不同阶段中光频梳的表现形式和产生机制，并与近期报道的相关实验结果对比。

2.目前实现相位锁定光梳主要通过扫描泵浦光频率在微腔内构造耗散腔孤子。在MATLAB中通过扫描泵浦失谐值，实现对耗散腔孤子产生过程的数值模拟。根据仿真结果，将微环内耗散腔孤子的演变过程划分为四个阶段，分析不同阶段下相应光频梳的噪声特性和相干特性，揭示耗散腔孤子以及相应相位锁定光梳产生的根本机制。此外，在对耗散腔孤子产生机制的深刻理解上，进一步通过降低泵浦光功率以减少微腔内的耗散腔孤子数量，从而改善克尔光频梳的平坦度。

3.由于克尔光频梳具有频谱覆盖范围广、重复频率高等优点，本文提出了一种基于克尔光频梳的新型光子信道化接收方案。首先，在OptiSystem中建立基于克尔光频梳的信道化接收系统，通过实现对宽带RF信号的频率检测验证了该信道化接收方案的可行性；其次，通过实现对加载在宽带RF信号上的模拟基带信号的接收，进一步验证了本文提出的基于克尔光频梳的光子信道化接收系统具有良好的接收性能。

飞秒光学频率梳

什么是飞秒光学频率梳？

飞秒光学频率梳（femtosecond optical frequency comb）是一种能够产生高精度、高稳定性的光学时钟信号的仪器，它可以将连续的激光光谱转换为离散的、均匀分布在频率轴上的线状谱，这些线状谱之间的间隔是固定的。通过控制这些线状谱之间的间隔，飞秒光学频率梳可以产生高精度、高稳定性的微波和毫米波信号，被广泛应用于精密测量、频率合成、时间和空间标准等领域。

飞秒光学频率梳的原理

飞秒光学频率梳利用了超快脉冲激光器发射出来的高重复频率脉冲序列，这些脉冲序列经过非线性效应作用后形成了一个离散且均匀分布在频域上的线状谱。这个离散化后的谱称为“频率梳”，因为它类似于一把具有均匀刻度的调制器。

飞秒光学频率梳的应用

1. 频率合成

飞秒光学频率梳可以将一个单一的频率转换为多个精确的频率，从而

实现频率合成。这种技术被广泛应用于通信、雷达、卫星导航等领域。

2. 精密测量

飞秒光学频率梳可以用于精密测量，例如测量光速、原子钟、引力波

探测器等。利用飞秒光学频率梳可以实现高精度的测量，具有极高的

可靠性和稳定性。

3. 时间和空间标准

飞秒光学频率梳可以作为时间和空间标准，例如国际计量单位制中的

秒就是通过利用铯原子钟和飞秒光学频率梳来定义的。

4. 生物医学研究

飞秒光学频率梳还可以应用于生物医学研究领域，例如通过利用飞秒

光学频率梳进行拉曼光谱分析来检测人体组织中的化合物和分子。

总结

飞秒光学频率梳是一种能够产生高精度、高稳定性的微波和毫米波信

号的仪器，它可以广泛应用于精密测量、频率合成、时间和空间标准

211233502_阿秒时间抖动的全保偏掺铒光纤激光器

阿秒时间抖动的全保偏掺铒光纤激光器

赵洺贺1，2，杨若傲2，陈子扬2，王爱民2，李倩1，张志刚2*

（1.北京大学信息工程学院，广东深圳 518055；

2.北京大学电子学院区域光纤通信网和新型光通信系统国家重点实验室，北京 100871）

摘要：近年来，超稳光生微波和远距离时频同步等高精度、高速科学研究对低噪声飞秒光纤激光器具有迫切的需求。为实现低时间抖动噪声的激光种子源，基于“光积木”结构，设计并搭建了一台重复频率为100 MHz的全保偏掺铒锁模光纤激光器，“光积木”结构可以有效地抑制激光器的机械噪声和重频漂移。采用平衡光学互相关技术，首次从全保偏锁模光纤激光器的出射脉冲中直接进行了高精度的时间抖动测量。该激光器在傅里叶频率10 kHz至1 MHz的积分区间内，积分均方根时间抖动仅为98.36 as。

关键词：飞秒激光器；时间抖动；平衡光学互相关

中图分类号：TB939 文献标志码：A 文章编号：1674-5795（2023）03-0144-05

All⁃PM Er: fiber laser with attosecond timing jitter

ZHAO Minghe1,2, YANG Ruo'ao2, CHEN Ziyang2, WANG Aimin2, LI Qian1, ZHANG Zhigang2*

(1. School of Electronic and Computer Engineering, Peking University, Shenzhen, 518055, China；

基于飞秒激光器光学频率梳的绝对距离测量

许艳;周维虎;刘德明;丁蕾

【摘要】The method of measuring absolute distance with the optical frequency comb of a femtosecond laser was proposed. A femtosecond laser was used as the light source of performing absolute distance measurement. A Michelson type interferometer structure was built. Exploiting the principle of the dispersive interference, the spectrum was analyzed. Then, the phase difference which was caused by the optical path difference of optical interference was obtained. Finally, the optical path length difference was measured. The experiment result shows that our length measurement method has high accuracy with the resolution of nanometer level. The minimum measurable distance is 9 urn, and the non-ambiguity range of length measurement' is 5.75 mm. Compared to the limited measuring range of traditional white light interferometry, the maximum distance can be extended to arbitrary length.%提出使用飞秒激光器的光学频率梳测量绝对距离的方法.将一个飞秒激光器作为绝对距离测量的光源,搭建迈克尔逊干涉结构,利用色散干涉原理进行相应的光谱分析,得到干涉光路的光学路径差引起的相位差,最终计算出干涉光路的光学路径差.实验结果表明我们的长度测量方法精确度高,分辨力达到纳米量级.最小测量距离达到9 μm,非模糊范围达到5.75 mm.相对于传统白光色散干涉技术的有限测量范围,最大测量距离可以扩展到任意长度.

什么是光学频率梳？具体应用如何？

一、什么是光学频率梳？

光学频率梳，顾名思义，是一种用于测量和分析光学频率的精密测量工具，它基于光学技术，能够将连续、稳定的光源转换成包含几百万个离散频率的高频率光谱，在光学计量学中有着众多应用。

光学频率梳是一种与光谱学紧密相关的仪器，它的功能就像光的“标尺”，让科学家能够非常精确地测定光的频率，彻底改变了基础科学。1981年诺贝尔物理学奖得主Arthur Schawlow曾建议“除了频率，不要测量任何东西”，光学频率梳因此被认为是最准确的频率尺。与光谱学一样，光学频率梳也可以作为精确的光谱尺，为传统的激光测距方法提供支持。

光学频率梳实际上是一种光源，它的光谱是由锐利的、窄的、等距的激光线组成的。在最初的意义上，光学频率梳被构建为相位稳定的锁模激光器。这种激光器能够产生连续的极短光脉冲序列，持续的时间通常为皮秒或飞秒。尽管激光会促使具有相同能量和频率的光子发射，但并不是所有的激光都是单色的，生成超短脉冲需要大量的腔模相干干扰。因此，锁模激光器包含数百万个固定的共振频率，它们之间有确定的相位关系。

光学频率梳的工作原理是利用光脉冲序列的相位关系来确定光的频率。当光脉冲序列与待测信号发生干涉时，通过比较两者的相位差可以精确测量光的频率。由于光脉冲序列非常稳定

和精确，因此可以获得高精度的频率测量结果。

二、光学频率梳有哪些具体应用？

光学频率梳正广泛应用于诸多领域，包括精密测量、频率标准、频率合成、光谱分析等。以下列举几种常见应用：

超高分辨率的光谱分析

光学频率梳结合激光器可以实现超高分辨率的光谱分析。通过对不同频率的光进行精确测量，可以研究材料的结构、性质以及分子能级等信息。这个应用在天文学、化学、物理学等研究领域中具有重要作用。

光纤光学频率梳

doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2019.01.003
百度文库
第 41 卷第 1 期 ■专题综述
光纤光学频率梳*
谢戈辉，刘洋，罗大平，朱志伟，邓泽江，顾澄琳，李文雪†
华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，上海 200062
摘要在时域上，光学频率梳(光频梳)表现为时间间隔固定的超短脉冲序列，具有飞秒量级的时间宽度和极高的瞬时电场强度；在频域上，光频梳呈现为数百万频率间隔固定的频率齿的集合，每根梳齿都具备窄线宽稳频连续激光器的频率精度。光频梳已经发展成为一种重要的科研工具，广泛应用于高精度原子、分子特征信息识别，物质内部结构解析，生物成像及空间遥感成像等诸多科学研究领域。文章首先说明光频梳的基本技术原理，然后介绍华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室在光频梳研制领域的进展，并详细介绍基于自研光频梳发展的两种应用：双光梳三维编码成像和双光梳分子光谱。
光频梳的概念早在超短脉冲出现之前就已经被提及，但受制于主动锁模激光器的频域特性，精密的频域控制技术无法开展。直到20世纪 90年代，钛宝石飞秒激光器的成功研制极大地推进了超短脉冲精密控制技术的发展(图2)。1999 年，瑞士的U. Keller教授提出了通过f-2f自参考技术探测载波包络相位的方法[2]。2000年，基于克尔透镜锁模技术的钛宝石激光器，J. L. Hall和 T. W. Hänsch等人利用超连续谱产生技术和自参

微波频率梳-概述说明以及解释

1.引言

1.1 概述

微波频率梳是一种具有重要应用价值的技术工具，它可以提供精确的频率校准与测量。在现代科学研究和工程技术领域，频率的精确度是非常重要的。微波频率梳以其高精度、高稳定性和广泛的应用领域而受到了广泛的关注。

微波频率梳的工作原理是基于模式锁定技术，它能够实现高精度的频率测量。通过将光脉冲和微波辐射进行耦合，利用光学谐振腔的特性形成一系列均匀分布的光脉冲。这些光脉冲的频率之间有固定的间隔，就像梳齿一样，因此被称为“频率梳”。微波频率梳在光谱学、精密测量、天文观测等领域都有广泛的应用。

微波频率梳的应用领域非常广泛。首先，它在光学频率测量中起到了关键作用，可以实现高精度的频率测量，对于光谱学研究和精密测量具有重要意义。其次，微波频率梳在无线通信技术中也有广泛的应用。通过精确测量无线电频率和实时校准，可以提高通信系统的稳定性和可靠性。此外，微波频率梳还可以应用于精密时钟、卫星导航、雷达系统等领域。

微波频率梳的发展和研究进展也非常迅速。随着科学技术的不断进步，

微波频率梳的精度和稳定性也在不断提高。目前已经出现了多种基于不同原理的微波频率梳，如光学腔频率梳、微波电子学频率梳等。同时，对于微波频率梳的研究也在不断拓展应用领域，如基于微波频率梳的超分辨光谱技术、频率合成、量子计量等都取得了重要的研究成果。

综上所述，微波频率梳具有重要的应用前景和巨大的发展潜力。随着技术的不断进步，微波频率梳在科学研究、工程技术和通信等领域将发挥越来越关键的作用。未来，我们可以期待微波频率梳在更多领域的应用，同时也需要加强对其基础原理的研究，进一步提高其精度和稳定性，为科技进步和社会发展做出更大贡献。

光纤光学频率梳

谢戈辉;刘洋;罗大平;朱志伟;邓泽江;顾澄琳;李文雪

【摘要】在时域上,光学频率梳(光频梳)表现为时间间隔固定的超短脉冲序列,具有飞秒量级的时间宽度和极高的瞬时电场强度;在频域上,光频梳呈现为数百万频率间隔固定的频率齿的集合,每根梳齿都具备窄线宽稳频连续激光器的频率精度.光频梳已经发展成为一种重要的科研工具,广泛应用于高精度原子、分子特征信息识别,物质内部结构解析,生物成像及空间遥感成像等诸多科学研究领域.文章首先说明光频梳的基本技术原理,然后介绍华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室在光频梳研制领域的进展,并详细介绍基于自研光频梳发展的两种应用:双光梳三维编码成像和双光梳分子光谱.

【期刊名称】《自然杂志》

【年(卷),期】2019(041)001

【总页数】9页(P15-23)

【关键词】光学频率梳;飞秒锁模激光器;载波包络相位频率;重复频率;f-2f自参考探测技术;锁相环

【作者】谢戈辉;刘洋;罗大平;朱志伟;邓泽江;顾澄琳;李文雪

【作者单位】华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海200062;华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海200062;华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海200062;华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海200062;华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,

上海200062;华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海200062;华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海200062

使用光学频率梳实现任意激光频率的锁定光电信息科学与工程

使用光学频率梳实现任意激光频率

的锁定

专业：光电信息科学与工程

使用光学频率梳实现任意激光频率的锁定摘要

飞秒光学频率梳在频域上为一列等频率间隔的频率梳齿，在时域上表现为一系列周期性的短脉冲序列。光学频率梳有频率稳定度高，频谱覆盖范围广，脉冲宽度窄的特点。光学频率梳的极高频率稳定度使其在锁定激光频率时有绝对优势。本文主要在搭建实验光路后，重合光学频率梳与待锁定激光探测干涉信号，从而获得拍频信号，再使用锁频模块进行对待锁定激光频率的锁定。

关键词光学频率梳；待锁定激光；干涉光谱；拍频信号；频率锁定

Using Optical Frequency comb to realize Lock of arbitrary Laser

Frequency

Abstract

Femtosecond optical frequency comb in frequency domain is a series of equal frequency interval frequency comb, in time domain, it appears as a series of periodic short pulse sequences.Optical frequency comb has the characteristics of high frequency stability, wide spectrum coverage and narrow pulse width.The extremely high frequency stability of the optical frequency comb gives it an absolute advantage in locking the laser frequency.In this paper, the optical frequency comb is coincident with the laser to be locked to detect the interference signal after the experimental optical path is built, and the beat frequency signal is obtained, and then the frequency locking module is used to lock the locked laser frequency.

高平均功率飞秒光纤光学频率梳产生及其噪声特性的研究

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