相干電磁輻射的產(chǎn)生與控制，例如射頻的電子振蕩器、光頻的激光器，在過去一個(gè)世紀(jì)對(duì)于人類社會(huì)有著的影響。組網(wǎng)完成的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中，精確的授時(shí)離不開電磁輻射的精準(zhǔn)控制；無論是無線的5G通訊或者有線的光纖通信，現(xiàn)代通信技術(shù)都需要以電磁輻射為載波進(jìn)行相互聯(lián)通。以上先進(jìn)科技的發(fā)展，離不開對(duì)于射頻和光頻輻射理論上深刻的理解以及實(shí)際上對(duì)它們產(chǎn)生與控制的精細(xì)操控。
然而，令人意外的是，在二十年前，射頻和光頻的技術(shù)領(lǐng)域保持相互獨(dú)立，宛若一條溝壑阻隔兩邊。雖然光可以被射頻調(diào)制，射頻信號(hào)也可以通過光信號(hào)解調(diào)出來，但是兩者之間缺少一種簡(jiǎn)單的相干關(guān)系。在射頻領(lǐng)域成熟的頻率合成與控制的技術(shù)，正是缺少這樣一種轉(zhuǎn)換的關(guān)系，在光頻的應(yīng)用似乎遙不可及。如何巧妙地將二者鏈接，充分地開發(fā)光學(xué)在時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量學(xué)以及基礎(chǔ)科學(xué)的潛力，路漫漫其修遠(yuǎn)兮，科研工作者一直在求索答案。
光學(xué)頻率梳就是這真理之門的鑰匙！隨著飛秒激光技術(shù)、非線性光學(xué)的飛速發(fā)展，以光學(xué)頻率梳為代表精密頻率測(cè)量技術(shù)應(yīng)運(yùn)而起，一舉解決這個(gè)難題。
光學(xué)頻率梳技術(shù)上源自激光鎖模技術(shù)，具體體現(xiàn)在對(duì)鎖模脈沖載波包絡(luò)相位頻率以及重復(fù)頻率的同時(shí)鎖定。這種鎖定的脈沖序列在時(shí)域看是一串時(shí)間間隔相同的脈沖鏈，在頻域上看是一串離散的具有相同頻率間隔的譜線。形狀類似于我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖嶙樱苑Q之為光學(xué)頻率梳，如圖2所示。光學(xué)頻率梳的譜線或者梳齒可以與基于射頻信號(hào)的原子鐘鎖定在一起，獲得更高精度的光學(xué)頻率時(shí)鐘基準(zhǔn)。用一種簡(jiǎn)單而優(yōu)雅的方式，光學(xué)頻率梳提供了光頻和射頻的雙向轉(zhuǎn)換關(guān)系，給相關(guān)的光譜、測(cè)量、時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域帶來的可能。
