波長測量精度實現(xiàn)千赫茲量級

  ICC訊 記者16日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團隊董春華教授及合作者鄒長鈴等提出一種普適的微腔色散調(diào)控機制，實現(xiàn)了光頻梳中心頻率和重復(fù)頻率的實時獨立調(diào)控，并應(yīng)用于光學(xué)波長的精密測量，將波長的測量精度提升到千赫茲（kHz）。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在《自然通訊》上。

  基于光學(xué)微腔的孤子微梳在精密光譜學(xué)、光鐘等領(lǐng)域引起了極大研究興趣。但由于環(huán)境和激光噪聲以及微腔中額外非線性效應(yīng)的影響，孤子微梳的穩(wěn)定性受到了很大限制，這成為微光梳在實際應(yīng)用中的一個主要障礙。之前的工作中，科學(xué)家們通過控制材料的折射率或者微腔的幾何尺寸以實現(xiàn)實時反饋，從而穩(wěn)定并調(diào)控光頻梳，這種方法會引起微腔內(nèi)所有共振模式同時近乎均勻的變化，缺乏獨立調(diào)控梳齒頻率和重復(fù)頻率的能力，這大大限制了微光梳在精密光譜、微波光子、光學(xué)測距等實際場景中的應(yīng)用。

  針對這一難題，研究團隊提出了一種新的物理機制實現(xiàn)了對于光頻梳中心頻率和重復(fù)頻率的獨立實時調(diào)控。通過引入兩種不同的微腔色散調(diào)控手段，該團隊能夠?qū)ξ⑶徊煌A次的色散進行獨立控制，從而實現(xiàn)光頻梳不同梳齒頻率的全部控制。這種色散調(diào)控機制對于目前廣泛研究的氮化硅、鈮酸鋰等不同的集成光子平臺都是普適的。

  研究團隊利用泵浦激光和輔助激光分別獨立控制微腔不同階次的空間模式實現(xiàn)了泵浦模式頻率的自適應(yīng)穩(wěn)定和頻梳重復(fù)頻率的獨立調(diào)控。基于該光頻梳，研究團隊演示了對于任意梳齒頻率的快速、可編程的調(diào)控，并將其應(yīng)用于波長的精密測量中，展示了具有千赫茲量級測量精度和多波長同時測量能力的波長計。相比于之前的研究成果，研究團隊實現(xiàn)的測量精度達到了三個量級的提高。

  該研究成果所展示的可重構(gòu)的孤子微梳為實現(xiàn)低成本、芯片集成的光學(xué)頻率標準奠定了基礎(chǔ)，將在精密測量、光鐘、光譜學(xué)及通信等領(lǐng)域得到應(yīng)用。