跳到主要内容
Sandbox Physics
受控光与精密测量

装置 · 观测 · 推断

频率梳:除了齿距,还要知道起点

Sandbox Physics ·

脉冲重复频率已经知道了,为何仍不能确定绝对光频?

  1. 锁模脉冲串
  2. 测重复率与偏移
  3. 与未知激光拍频
  4. 确定有参考的光频
拍频是测得的射频差值;确定模式编号和拍频符号还需额外信息。

齿距相等,仍然不知道是哪一齿

稳定锁模脉冲串在频域形成等间距模式。重复频率规定齿距,载波包络相位逐次滑移又带来共同偏移。只知道齿距,全部梳齿仍能一起挪动。

下式用整数模式编号、重复频率和偏移频率确定一齿的位置;各频率要采用同一参考时基。把谱峰画得等间距,还没有完成频率标定。

νn=nfrep+fceo\nu_n=n f_{\mathrm{rep}}+f_{\mathrm{ceo}}

来源:[1]

自参考量出共同偏移

相干梳若跨越一个倍频程,把低频一齿倍频,再与编号为两倍的高频齿比较,差值便留下偏移频率。这需要合适的展谱和可探测的相干拍频,宽强度包络本身不够。

NIST 介绍了 Hall/JILA 团队、Hänsch 的工作以及跨倍频程光纤展谱的作用,还记录独立频率梳之间的比较。跨系统可复现,才把方法检验推进到一幅漂亮光谱之外。

2νn−ν2n=fceo2\nu_n-\nu_{2n}=f_{\mathrm{ceo}}

来源:[1][2]

未知激光还要贡献一次拍频

把未知激光与附近一齿叠到光电探测器上,拍频给出两者频差的大小。粗波长测量先确定梳齿邻域,再靠已知设置变化或额外信息确定正负号。

漏计周期、编号错一齿或参考钟出错,都可能给出看似精密的错误答案。因此,锁住偏移和重复率之后,仍需检验整条计数链。

来源:[1]

频率梳传递参考,不凭空创造准确度

频率梳可以比较光钟、连接光频和微波频率,也可以测频率比。准确度最终仍取决于参考怎样实现、锁定怎样工作,以及被比较器件的系统修正。

2005 年 Hall 与 Hänsch 的贡献包括精密激光光谱和频率梳技术,不宜缩成任何一人发明了最终仪器全部零件。

来源:[1]

逐个断开测量链上的条件

在所链模型中,固定重复频率只改偏移,比较拍频记录;最后再改模式指认。这样能分开稳定齿距、绝对标定和正确编号这三个要求。

来源:[1]

来源与阅读说明

核读 NIST 的机构历史与方法说明;公式采用理想频率梳关系,没有独立复现任何已发表光钟的不确定度。

  1. NIST, Optical Frequency Combs

    核读机构介绍中的拍频、重复频率与偏移频率、自参考以及 Hall/JILA 团队。

  2. T. W. Hänsch, Nobel autobiographical account (2005)

    核读作者自述中相干宽谱脉冲、跨倍频程频率梳计划与团队历史。

反馈这个页面有错误、看不明白,或者缺了什么?告诉我们
反馈类型

提交时会附带本页地址、Lab ID、网站语言和设备类型。请不要填写个人信息。反馈最多保存 12 个月。隐私政策