技術(shù)文章
更新時(shí)間:2026-05-25
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在雙梳干涉測量中,相位是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),以下是其核心要點(diǎn):
相位的定義與來源
雙梳干涉測量使用兩個(gè)重復(fù)頻率略有差異的光頻梳(如 frep 和 frep+Δf)。兩梳光波在探測器上干涉,其相位差Δ?由光程差、樣品特性及梳的初始相位決定,反映了光波在傳播和與物質(zhì)相互作用后的相位變化。
相位與測量信息的關(guān)系
距離測量:在雙梳測距中,相位差與光程差直接相關(guān),通過測量 Δ?可計(jì)算距離,精度可達(dá)納米級(jí)。
光譜分析:在雙梳光譜學(xué)中,相位隨頻率變化,可揭示樣品的吸收、色散等特性,用于分子指紋識(shí)別、氣體濃度測量等。
表面形貌測量:在雙梳全息術(shù)中,相位圖反映物體表面的高度變化,通過相位展開算法可重建三維形貌。
相位測量與處理
時(shí)域干涉圖分析:探測器記錄干涉信號(hào)隨時(shí)間的變化,通過傅里葉變換將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域,提取各梳齒的相位信息。
相位展開:由于相位具有 2π 模糊性,需通過多頻相位展開或算法(如最小 L1 范數(shù))消除模糊,恢復(fù)真實(shí)相位。
噪聲抑制:量子噪聲、探測器噪聲等會(huì)影響相位精度,可通過量子壓縮技術(shù)、相干累積等方法降低噪聲,提高相位測量信噪比。
相位穩(wěn)定性與校準(zhǔn)
雙梳干涉測量要求兩梳光波保持相干性,需通過相位鎖定、參考光梳等方法確保相位穩(wěn)定。校準(zhǔn)過程中,常使用已知相位參考源或標(biāo)準(zhǔn)樣品校正系統(tǒng)相位誤差。
總之,相位在雙梳干涉測量中是連接光波物理特性與測量目標(biāo)的核心橋梁,通過精確測量和處理相位信息,可實(shí)現(xiàn)高精度距離測量、光譜分析、表面形貌重建等應(yīng)用。
盡管頻率梳在超精密光學(xué)計(jì)量中發(fā)揮著重要作用,但利用脈沖壓縮光源進(jìn)行光頻梳干涉測量的研究進(jìn)展卻十分有限。美國University of Colorado Boulder 團(tuán)隊(duì)與加拿大Université Laval 團(tuán)隊(duì)一起在《PRL》發(fā)表重磅成果。此次研究團(tuán)隊(duì)引入了雙光梳干涉儀(DCI)作為量子計(jì)量學(xué)的有效工具,并利用該技術(shù)表征了兩個(gè)獨(dú)立光梳的脈沖壓縮的相位依賴性。通過精準(zhǔn)調(diào)控兩光梳的相對(duì)相位,在干涉圖交替過零點(diǎn)觀測到顯著的量子噪聲壓縮,最大值達(dá)到3.8±0.2 dB?;诖?,研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了任意掃描量子光梳和相干態(tài)光梳之間的相對(duì)相位。用雙光梳掃描代替壓電換能或電光調(diào)制產(chǎn)生的微分光程變化,可以實(shí)現(xiàn)具有長任意相位延遲的高速時(shí)間可編程量子測量。


實(shí)驗(yàn)中,為了實(shí)現(xiàn)光位移操作,我們將兩個(gè)交叉偏振梳注入到 PM-HNLF 中。研究人員將兩臺(tái)重復(fù)頻率1 GHz的摻鉺光梳(中心波長1563±1 nm),脈寬壓縮到 ~260??fs,這種幾何結(jié)構(gòu)最大限度地減少了非常見技術(shù)噪聲,其中較強(qiáng)的梳狀譜線經(jīng)歷了顯著的克爾壓縮,而較弱的梳狀譜線則保持近似相干狀態(tài)。兩個(gè)梳狀譜線均與一臺(tái)窄線寬的1564 nm連續(xù)波激光器進(jìn)行相位鎖定,并通過反饋連接到帶寬小于100 kHz的腔壓電致動(dòng)器。兩個(gè)梳狀激光器的重復(fù)頻率差設(shè)置為 ~700??Hz經(jīng)過 PM-HNLF 處理后,梳狀譜線以 100∶1 的功率比重新組合。
總之,研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為量子DCI有望改進(jìn)基于梳狀光譜的計(jì)時(shí)、測距和網(wǎng)絡(luò)通信。DCI也為表征通過極*非線性光學(xué)相互作用產(chǎn)生的奇異量子態(tài)提供了一種很有前景的方法。
先鋒泰坦代理的瑞士Menhir激光器可以作為該實(shí)驗(yàn)的完*光源。
瑞士Menhir Photonics公司專注于高重頻(GHz級(jí)別)、超低噪聲的工業(yè)級(jí)飛秒激光器,其產(chǎn)品為現(xiàn)代精密測量,特別是光頻率梳技術(shù),提供了核心光源。
核心技術(shù):
Menhir激光器性能的核心源于其幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù):
1,孤子鎖模技術(shù):采用固態(tài)或光纖增益介質(zhì)的鎖模設(shè)計(jì),確保輸出純凈、穩(wěn)定的飛秒脈沖序列。
2,極低相位/振幅噪聲:以低至<30fs的時(shí)間抖動(dòng),逼近原子鐘級(jí)別精度的穩(wěn)定光源,為精密應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
3,一體化交鑰匙設(shè)計(jì):實(shí)現(xiàn)集成/全密封光學(xué)與電子模塊,無需外部冷卻,支持“即插即用"(Plug-and-Play)與24/7不間斷長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,顯著降低客戶使用門檻和總擁有成本
Menhir激光器是光頻率梳的核心光源。其發(fā)出的飛秒脈沖序列在光譜上本身即構(gòu)成一個(gè)“光頻梳"。其高重復(fù)率 (f_rep) 決定了梳齒的寬間距,卓*的長期穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)精密測量的根本保證。
基于其激光器,可以構(gòu)建出完整的光頻率梳系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了激光器、放大器、載波包絡(luò)偏移頻率(f_CEO)探測模塊等,將光頻率梳從理論工具變?yōu)榧床寮从玫墓I(yè)產(chǎn)品
附上Menhir的產(chǎn)品資料:






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