雙飛秒激光頻率梳光譜測量技術研究進展

（北京長城計量測試技術研究所 計量與校準技術重點實驗室，北京 100095）

引言

光學頻率梳（optical frequency comb,OFC）作為一種高精度的頻率測量工具，在前沿物理領域得到了廣泛的應用[1]。光梳通過將光頻率和微波頻率相聯系，通過兩者之間的直接關聯可以有效地實現對光學頻率的計量[2-3]。在實際應用方面，飛秒激光頻率梳在精密時間計量[4]、精密寬帶光譜測量[5]、高精度距離測量[6]、高精度速度監測[7]、激光雷達[8]等方面得到了廣泛的應用。

由于飛秒激光頻率梳具有帶寬高，短時穩定和長時穩定效果好的特點，近年來在高精度光譜測量方面實現了長足的進步，出現了許多新光譜測量方法[9-11]。現有的測量方法主要分為兩類：第一類是在原有的光譜測量方法基礎上，將普通光源替換為飛秒光源，利用飛秒光源的特點，提升光譜測量精度，如在傅里葉變換光譜法中[9]使用飛秒光源可以增加主動探測的光譜范圍，在腔增強或腔衰蕩法中[10]可以將高品質因數的激光脈沖耦合進光學諧振腔提升測量靈敏度；第二類是基于光梳的相干性，利用異步光取樣的方法將飛秒光學頻率梳作為光源，實現光譜的測量[11]。由于該光譜測量方法利用了2臺光梳作為相干光源，這種方法一般被稱為雙光梳光譜法（DCS）。該方法的基本原理是2002年Schiller[12]首次提出的，在2004年Keilmann[13]等首次設計了實驗證實了該原理具有實際可行性和有效性。自此以后，DCS 方法在精密激光光譜方面實現了重大突破，以美國國家標準……