双光梳光频梳脉冲宽度

光钟是依托原子（如锶、镱原子）的光学跃迁频率 —— 这类跃迁频率远高于传统微波原子钟的微波跃迁频率，理论精度潜力提升 3 个量级以上，但需解决 “高频信号难以测量与锁定” 的关键难题，而光频梳正是解决这一困境的工具。它为光钟实现提供双重关键支持：一方面是 “频率衔接”，光钟的原子光学跃迁频率（通常在 10^15 Hz 量级）无法直接与微波频标（10^9 Hz 量级）比对，光频梳如同 “纽带”，其等间隔梳齿可同时覆盖光学频段与微波频段，将光钟的高频光学信号 “降频” 为可与微波频标校准的信号，实现光钟频率的溯源；另一方面是 “频率锁定”，科研人员通过将光频梳的梳齿频率锁定到光钟的原子光学跃迁线上，让光频梳成为 “稳定中介”，反过来控制激光的频率稳定性，使驱动光钟的激光频率紧紧跟随原子跃迁频率，避免外界干扰导致的频率漂移。光频梳被发明起初，主要用于光学频率的测量和不同频率光学基准的比较。双光梳光频梳脉冲宽度

在量子信息领域，光频梳正逐渐展现出独特优势。光子纠缠是量子信息处理的主要资源之一，而光频梳可用于高效实现光子之间的纠缠。通过精心设计的实验装置，利用光频梳产生的多波长、等间隔的光脉冲，在特定的非线性光学介质中相互作用，能够诱导光子之间产生纠缠态。同时，在量子态制备方面，光频梳也发挥着关键作用。它可以精确控制光子的频率、相位等量子态参数，为制备高纯度、特定形式的量子态提供了有力手段。例如在量子通信中，制备高质量的纠缠光子对并精确调控其量子态，有助于实现长距离、高安全的量子密钥分发。在量子计算中，光频梳辅助制备的特定量子态，是构建量子比特、执行量子算法的重要基础，推动着量子信息领域不断向前发展 。双光梳光频梳脉冲宽度在量子信息领域，光频梳也被用于实现光子之间的纠缠和量子态的制备。

光频梳以其高精度、高稳定度的特性，为光学频率合成、高精度光谱分析等领域提供了强有力的支持。在时间测量方面，光频梳能够提供极高精度的频率参考，有助于实现超稳时间基准，为各种科学实验和应用提供可靠的时间保障。而光学原子钟则是时间测量之作，它利用激光与原子相互作用，实现了超高精度的计时。光学原子钟的出现，极大地提高了时间测量的精度和稳定性，为卫星导航、无线通信等领域提供了强有力的支持。光频梳和光学原子钟的应用前景非常广阔。在卫星导航、高精度测量、无线通信等领域，它们都有着巨大的应用潜力。此外，它们还在物理学、化学、生物医学等领域发挥着重要作用，为科学研究提供了精确的时间基准和工具。

光频梳的产生方式主要有光调制与飞秒脉冲两种。光调制产生光频梳，是利用特定的调制技术，对连续激光进行调制。比如采用电光调制器或声光调制器，在激光中引入周期性的频率调制，使激光光谱在频域上分裂为一系列等间隔的频率分量，从而形成光频梳。这种方式产生的光频梳，在通信领域应用很多，可用于密集波分复用系统，增加通信容量。而飞秒脉冲产生光频梳，则基于飞秒激光器。飞秒激光器输出的超短脉冲，在时域上具有极短的持续时间，根据傅里叶变换，其在频域会展宽为一个宽带光谱。当满足特定条件，如在锁模机制作用下，这些宽带光谱中的频率分量会形成稳定的等间隔分布，进而产生光频梳。该方式产生的光频梳，在精密光谱学、光钟等对脉冲特性要求较高的领域表现出色 。光频梳在光学频率测量领域发挥着至关重要的作用。

光频梳的命名源于其独特外观。从频域视角看，它呈现为一系列等间隔的分立光谱，恰似日常生活中的梳子齿。这些梳齿般的光谱，间隔由锁模激光重复频率决定，位置由载波包络相位等因素固定。形成过程涉及复杂物理机制，如基于锁模激光器，通过锁定激光器内所有振荡纵模相位，产生周期性超短脉冲，经傅里叶变换得到光频梳光谱。这种特殊光谱结构，为其在光学测量、光谱分析、频率标准等众多领域应用奠定基础，形象的名字也让人们更易理解和记住这一重要光学技术 。异步采样光频梳的原理。双光梳光频梳脉冲宽度

光频梳：精i准测量领域的革i命性技术。双光梳光频梳脉冲宽度

过去 20 多年间，光频梳技术经历了从萌芽到蓬勃发展的历程，逐步从计量实验室的精密仪器走向更广阔的应用天地。光频梳主要在计量实验室中用于高精度的时间频率计量，作为一种验证科学理论、提升计量精度的前沿技术而存在。随着研究的深入与技术的成熟，其应用领域不断拓展。在通信行业，光频梳用于提升光纤通信的容量与稳定性，助力构建更高效的信息高速公路。在科研领域，光频梳在天文学中用于系外行星探测，通过精确分析恒星光谱变化寻找行星踪迹；在化学、生物学领域，用于分子结构分析、生物分子检测等。在工业生产中，光频梳也应用于精密制造的测量与校准环节。如今，光频梳已融入众多行业，持续为各领域发展注入新动力，其应用边界仍在不断拓展 。双光梳光频梳脉冲宽度