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基于锁模激光源的色散光学角度传感器
摘要： 本文提出了一种新型光学角度传感器，该传感器采用锁模激光器作为光源，并利用准直物镜的色散效应来检测目标物体的角位移。在该方法中，从安装在目标物体上的反射镜反射的飞秒激光束中的每个光学模式通过准直物镜的色散效应相互分离，从而产生一组聚焦激光束，这些光束可作为测量目标物体角位移的标尺。通过检测光电探测器所获光谱中峰值频率的变化，即可实现微小角位移的测量。作为研究的第一步，本文开发了原型光学系统，并开展了一系列基础实验以验证该方法用于角位移测量的可行性。
关键词： 色散，角位移，角度测量，光学频率梳，激光自准直
更新于2025-11-28 14:24:03
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共振电光频率梳
摘要： 高速光通信通过波分复用技术实现，该技术利用数百个独立稳频激光器在单模光纤中编码信息。更高带宽需要更大总光功率，但输入光纤的功率受限于光纤内的光学非线性效应，且光源能耗逐渐成为重要成本因素。光学频率梳通过单片器件产生多个离散等距激光谱线可解决此问题，但目前其稳定性和相干性仅允许在较小参数范围内工作。我们展示了一种基于高品质回音壁模式谐振腔电光效应实现的宽带频率梳，可在低微波和光功率下运行。与常规三阶克尔非线性光学频率梳不同，我们的频率梳依赖效率更高的二阶非线性效应。该成果采用固定微波信号与光泵浦信号混频，生成具有精确载波间隔的相干频率梳。谐振增强效应使我们能使用比商用设备低三个数量级的微波功率。我们强调该成果对高速数据通信的实际意义：要突破光通信光纤非线性效应限制，需解决两个问题——提供紧凑全集成、高质相干频率梳发生器，以及实时计算非线性信号传输。本文报道了首个问题的解决方案。
关键词： 光通信、电光效应、光学频率梳、波分复用、回音壁模式谐振器
更新于2025-11-28 14:23:57
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基于飞秒光学频率梳的光谱干涉法实现绝对距离测量
摘要： 我们展示了一种基于飞秒光学频率梳光谱干涉测量的频率折叠效应绝对距离测量方法。通过带通滤波和傅里叶变换研究了传统复杂相位解包裹方法中相位噪声对测距精度的影响。为降低相位噪声影响，我们提出了无滤波差分包络相位解调方法，单点测量稳定性标准差达75纳米，验证了其鲁棒性。进一步扩展非模糊范围后，在70米长距离测量中实现了优于30微米的分辨率，相对精度达到3.1×10??。
关键词： 光谱干涉测量法、光学频率梳、绝对距离测量
更新于2025-11-28 14:23:57
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日本国家计量研究所171Yb光学晶格钟的不确定度评估
摘要： 我们报告了一台171Yb光学晶格钟的不确定度评估结果，其总相对不确定度为3.6×10?1?，主要受限于晶格诱导光频移和黑体辐射频移。我们对晶格诱导光频移、密度频移和二阶塞曼频移的评估基于交错测量方法——通过交替使用两种不同实验参数将时钟激光稳定在6s21S?–6s?p3P?时钟跃迁上测量频率偏移。本次评估中，广泛使用的RIKEN光频移模型里两个晶格诱导超极化率频移灵敏系数d与二阶塞曼频移灵敏系数aZ的不确定度，较先前系数均有改善。通过研究陷阱势阱深度及接近双光子跃迁6s?p3P?–6s?p3P?、6s?p3P?和6s?f3F?的晶格频率处的光频移，确定了超极化率系数d。测得数值为d=?1.1(4)μHz，aZ=?6.6(3)Hz/mT2。这些改进后的系数将降低其他机构Yb晶格钟的总系统不确定度。
关键词： 精确测量、光学晶格钟、光学频率梳、频率标准、国际单位制秒
更新于2025-09-23 15:23:52
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凝聚相中发色团的双频梳光谱学
摘要： 飞秒时间分辨光谱和频率梳光谱技术分别被独立发展以实现更优的时间分辨率和频率分辨率。尽管两者都使用锁模激光器，但这两种光谱技术最初是为不同体系开发的。近期，一个有趣的融合出现了——这两种技术结合形成了双频梳（DFC）光谱技术，相比传统飞秒光谱技术，这种新型飞秒光谱技术具有仪器结构简单、数据采集速度快的优势。通过轻微调节两台相位锁定频率梳激光器的重复频率，既可实现自动时间延迟扫描，又能使用单点探测器进行并行数据记录。因此我们预计，双频梳光谱技术将拓展传统飞秒光谱方法的应用极限。本展望文章综述了线性与非线性双频梳光谱的理论与应用，并展望了相干多维频率梳光谱技术的发展前景。
关键词： 非线性光谱学、光学频率梳、时间分辨光谱学、相干二维光谱学、溶剂化动力学、双梳光谱学
更新于2025-09-23 15:22:29
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计算光学频率梳外差干涉的有效中心波长
摘要： 基于光学频率梳（OFC）的外差干涉测量是距离测量的有力工具。本文通过仿真与实验相结合的方法，探究了宽光谱外差干涉信号有效中心波长的计算方法。结果表明：该有效中心波长是两束干涉光的光谱特性与重叠脉冲时延的函数；当两臂光谱乘积呈对称分布时，有效中心波长不随脉冲时延变化。仿真与实验结果的相对差异小于0.06%。
关键词： 中心波长、光学频率梳、外差干涉测量法
更新于2025-09-23 15:22:29
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利用光学频率梳进行宽带分子光谱分析
摘要： 过去十几年间，光学频率梳已发展成为宽带分子光谱学的重要工具。通过提升光谱测量方法的分辨率、精确度、灵敏度和测量速度，它们已助力复杂分子光谱测量取得显著进展。在这篇专题文章中，我们梳理了与分子高分辨率光谱（尤其是中红外波段）相关的最新进展，探讨了利用腔增强频率梳光谱和双梳光谱等新兴技术的实例，并对未来的机遇与挑战进行了展望。
关键词： 光学频率梳、分子光谱学、双梳光谱技术、腔增强频率梳光谱技术
更新于2025-09-23 15:21:21
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来自紧凑且坚固的铒光纤激光器的可调谐光学频率梳
摘要： 我们报道了一种由全保偏（PM）锁模掺铒光纤激光器产生的紧凑且鲁棒的自参考光学频率梳，其重复频率可调谐。该频率梳的梳齿间距在101 MHz重复频率下可调节至超过300 kHz。激光器的重复频率和载波包络偏移量分别被稳定，测得其相对残余相位噪声分别为336微弧度（1 Hz–1 MHz）和713毫弧度（1 Hz–1 MHz）。精确的频率特性和稳定的结构表明，此类频率梳在精密测量应用中具有巨大潜力。
关键词： 光纤激光器、光学频率梳、全保偏、锁模
更新于2025-09-23 15:21:01
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激光光学频率梳及其在光纤通信系统和天体物理学中的应用
摘要： 本文研究了激光光学频率梳（LOFCs）的产生与应用。LOFCs的独特性质在光谱学和计量学中得到广泛应用，尤其用于制造超高精度的光学时钟。LOFCs的应用推动了光纤通信系统的发展，并促进了对天体物理学基本问题的研究，例如系外行星的搜寻与探测，以及验证物理常数随时间变化假说的研究。
关键词： 系外行星、光学频率梳、天文光谱仪校准、多路复用、多普勒光谱学
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于光频梳的24.5 Gb/s大气激光通信传输特性
摘要： 通过级联马赫-曾德尔强度调制器(MZIM)和相位调制器(PM)，产生了一个具有7个平坦梳齿的光学频率梳(OFC)。该OFC的频率间隔为25 GHz，平坦度小于1.5 dB。利用这7个OFC信道作为一对多自由空间光(FSO)通信系统的载波源，并采用大气湍流模拟池来模拟真实大气中的湍流强度，以验证其在FSO通信中的可行性。实验中，在背靠背(BTB)条件下测量了误码率(BER)和眼图，大气湍流模拟池的温差分别为80°C、150°C和220°C。系统每个信道均可稳定传输3.5 Gb/s的开关键控(OOK)信号，7个信道可稳定传输24.5 Gb/s的OOK信号。因此，该OFC可替代多个激光器或激光阵列，作为一对多FSO通信系统的载波源。
关键词： 波分复用，光学频率梳，大气湍流，自由空间光通信
更新于2025-09-23 15:19:57