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频率|Science | 光学频率梳：电磁频谱的“度量衡”( 二 )


频率|Science | 光学频率梳：电磁频谱的“度量衡”
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图3 相干电磁频谱发展时间轴
图源：Science 369, 267 (2020) Fig.1
频率|Science | 光学频率梳：电磁频谱的“度量衡”
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图4 电磁频谱时间线梳理
图源：何泊衢博士 ， 撰稿人自制
其次回顾了光学频率合成的发展 ， 展示了光梳形成的方式 ， 包括基于锁模激光器的光梳、电光学频率梳以及微环频率梳 。
分析了三种不同机理产生的光学频率梳的优势以及展望 。
最后作者总结了光学频率梳的相关应用 ， 如图5所示 。 自下而上地看 ， 技术储备衍生了相关应用；自上而下地看 ， 应用的需求反过来驱动了技术的革新 。 基于锁模激光器的光梳、电光学频率梳以及微环频率梳的技术核心都是基于自参考频率梳 ， 随后的技术分支又涉及到载波包络相位控制、频率合成以及光频测量 ， 以上的技术分别又对应着阿秒光学、光梳光谱、气体痕量检测、地外行星探索、任意光波形产生、激光雷达、光钟等众多应用 。 也可以参考图6的思维导图（撰稿人编译整理） 。
频率|Science | 光学频率梳：电磁频谱的“度量衡”
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图5 光学频率梳的应用科技树
图源：Science 369, 267 (2020) Fig.6
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图6 光学频率梳的技术与应用的思维导图
图源：何泊衢博士 ， 撰稿人自制
自从光学频率梳出现的二十年以来 ， 全新的科学与技术领域在蓬勃发展 。 新的应用层出不穷 ， 以前所未有的速度分享着电子学与光子学共振的红利 。 光学频率梳技术可以运用在光钟上 ， 它超精密的不确定性可以达到第19位小数点 ， 对于测试相对论、量子理论以及现存可以理解的物理学 ， 都是强有力的工具 。 另外 ， 光梳可以将这种超乎寻常的精度传递给众多平行的光谱 ， 产生最低噪声的微波以及少周期的阿秒脉冲 ， 甚至可以帮助天文学家寻找类地行星 。 随着光学频率梳应用的扩展 ， 新的技术也在出现 ， 例如不使用锁模技术的基于集成光子以及微环的光梳形成方法 。
可以确定的是 ， 一旦相干电磁频谱通过光学频率梳进行有效衡量 ， 未来光频与射频的鸿沟就不复存在 ， 天堑变通途！
文章信息
Science 17 Jul 2020:Vol. 369, Issue 6501, eaay3676
DOI: 10.1126/science.aay3676
原文地址
https://science.sciencemag.org/content/369/6501/eaay3676
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