光学频率梳的工作原理

光学频率梳是一种特殊的激光器，就像一把光的尺子。它们能快速准确地测量光的精确频率，从不可见的红外光和紫外光到可见的红光、黄光、绿光和蓝光。

这些获得诺贝尔奖的设备填补了一项重要的技术空白。光学频率梳使科学家能够像测量无线电波一样测量和控制光波。有了光频梳，时钟、计算机和通信等采用无线电和微波频率的技术现在可以与振荡频率高出 10000 倍的光波无缝连接。

20 世纪 90 年代末，NIST 的科学家们开始研究更好的光学原子钟，光频梳就是其中的一部分。如今，NIST 的科学家已经站在了推动这些工具发展的最前沿，他们发现这些工具的用途已经不仅仅局限于计时。

通过简单的测量，光频梳改变了科学。那么，梳子能做什么呢?很多，而且可能性还在不断扩大。

频率梳的工作原理

频率梳通过测量一列连续光脉冲的重复率来测量未知的光学频率--这属于较大的、易于测量的无线电频率范围。

光包含多种颜色，它们以波浪的形式传播。从不可见的红外光和紫外光到红色、蓝色或黄色的可见光，每种颜色的光都有相应的频率，或者说每秒钟经过一个固定点的波峰数。

无线电波和微波也以光速传播，但它们的波峰相距更远，因此现代电子设备可以轻松地对它们进行计数和跟踪。

光学频率梳会发出一连串非常短暂、间隔很近的光脉冲，其中包含一百万种不同的颜色，从不透光的红外光到可见光，直至紫外光谱。

由于采用了一种名为锁模的技术，每个脉冲中的所有频率都是相位启动，彼此同步。结果就像梳子的齿，将每个频率分离成一个明显的尖峰--这也是该设备名称的由来。这些梳齿的间距非常细，而且完全均匀，它们就像尺子上的刻度，可以极其精确地测量恒星、原子、其他激光器等发出的光。

审核编辑 黄宇