在雙梳干涉測量中,相位是一個關鍵參數,以下是其核心要點:
相位的定義與來源
雙梳干涉測量使用兩個重復頻率略有差異的光頻梳(如 frep 和 frep+Δf)。兩梳光波在探測器上干涉,其相位差Δ?由光程差、樣品特性及梳的初始相位決定,反映了光波在傳播和與物質相互作用后的相位變化。
相位與測量信息的關系
距離測量:在雙梳測距中,相位差與光程差直接相關,通過測量 Δ?可計算距離,精度可達納米級。
光譜分析:在雙梳光譜學中,相位隨頻率變化,可揭示樣品的吸收、色散等特性,用于分子指紋識別、氣體濃度測量等。
表面形貌測量:在雙梳全息術中,相位圖反映物體表面的高度變化,通過相位展開算法可重建三維形貌。
相位測量與處理
時域干涉圖分析:探測器記錄干涉信號隨時間的變化,通過傅里葉變換將時域信號轉換為頻域,提取各梳齒的相位信息。
相位展開:由于相位具有 2π 模糊性,需通過多頻相位展開或算法(如最小 L1 范數)消除模糊,恢復真實相位。
噪聲抑制:量子噪聲、探測器噪聲等會影響相位精度,可通過量子壓縮技術、相干累積等方法降低噪聲,提高相位測量信噪比。
相位穩(wěn)定性與校準
雙梳干涉測量要求兩梳光波保持相干性,需通過相位鎖定、參考光梳等方法確保相位穩(wěn)定。校準過程中,常使用已知相位參考源或標準樣品校正系統(tǒng)相位誤差。
總之,相位在雙梳干涉測量中是連接光波物理特性與測量目標的核心橋梁,通過精確測量和處理相位信息,可實現高精度距離測量、光譜分析、表面形貌重建等應用。
盡管頻率梳在超精密光學計量中發(fā)揮著重要作用,但利用脈沖壓縮光源進行光頻梳干涉測量的研究進展卻十分有限。美國University of Colorado Boulder 團隊與加拿大Université Laval 團隊一起在《PRL》發(fā)表重磅成果。此次研究團隊引入了雙光梳干涉儀(DCI)作為量子計量學的有效工具,并利用該技術表征了兩個獨立光梳的脈沖壓縮的相位依賴性。通過精準調控兩光梳的相對相位,在干涉圖交替過零點觀測到顯著的量子噪聲壓縮,最大值達到3.8±0.2 dB?;诖耍芯繄F隊實現了任意掃描量子光梳和相干態(tài)光梳之間的相對相位。用雙光梳掃描代替壓電換能或電光調制產生的微分光程變化,可以實現具有長任意相位延遲的高速時間可編程量子測量。


實驗中,為了實現光位移操作,我們將兩個交叉偏振梳注入到 PM-HNLF 中。研究人員將兩臺重復頻率1 GHz的摻鉺光梳(中心波長1563±1 nm),脈寬壓縮到 ~260??fs,這種幾何結構最大限度地減少了非常見技術噪聲,其中較強的梳狀譜線經歷了顯著的克爾壓縮,而較弱的梳狀譜線則保持近似相干狀態(tài)。兩個梳狀譜線均與一臺窄線寬的1564 nm連續(xù)波激光器進行相位鎖定,并通過反饋連接到帶寬小于100 kHz的腔壓電致動器。兩個梳狀激光器的重復頻率差設置為 ~700??Hz經過 PM-HNLF 處理后,梳狀譜線以 100∶1 的功率比重新組合。
總之,研究團隊認為量子DCI有望改進基于梳狀光譜的計時、測距和網絡通信。DCI也為表征通過極*非線性光學相互作用產生的奇異量子態(tài)提供了一種很有前景的方法。
先鋒泰坦代理的瑞士Menhir激光器可以作為該實驗的完*光源。
瑞士Menhir Photonics公司專注于高重頻(GHz級別)、超低噪聲的工業(yè)級飛秒激光器,其產品為現代精密測量,特別是光頻率梳技術,提供了核心光源。
核心技術:
Menhir激光器性能的核心源于其幾項關鍵技術:
1,孤子鎖模技術:采用固態(tài)或光纖增益介質的鎖模設計,確保輸出純凈、穩(wěn)定的飛秒脈沖序列。
2,極低相位/振幅噪聲:以低至<30fs的時間抖動,逼近原子鐘級別精度的穩(wěn)定光源,為精密應用奠定基礎。
3,一體化交鑰匙設計:實現集成/全密封光學與電子模塊,無需外部冷卻,支持“即插即用"(Plug-and-Play)與24/7不間斷長時間穩(wěn)定運行,顯著降低客戶使用門檻和總擁有成本
Menhir激光器是光頻率梳的核心光源。其發(fā)出的飛秒脈沖序列在光譜上本身即構成一個“光頻梳"。其高重復率 (f_rep) 決定了梳齒的寬間距,卓*的長期穩(wěn)定性是實現精密測量的根本保證。
基于其激光器,可以構建出完整的光頻率梳系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了激光器、放大器、載波包絡偏移頻率(f_CEO)探測模塊等,將光頻率梳從理論工具變?yōu)榧床寮从玫墓I(yè)產品
附上Menhir的產品資料:






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