光學(xué)頻(pín)率(shuài)梳是(shì)指在頻域包(bāo)括一係列(liè)分(fēn)立的(dí)，等頻率間距的(dí)譜綫的寬(kuān)譜光(guāng)源。光學頻(pín)率梳可(kě)以(yǐ)通過不(bù)同(tóng)的(dí)途(tú)徑產生(shēng)，但自(zì)John L. Hall 與 Theodor W. Hänsch 采用(yòng)鎖模(mó)激光產(chǎn)生光頻梳(shū)的(dí)突破進(jìn)展以後才愈加引人注目(mù)。Hall和(hé)Hänsch以此貢(gòng)獻獲得2005年(nián)諾貝爾獎。光(guāng)頻梳可(kě)用(yòng)於(yú)頻率(shuài)計量(liáng)[1]，精密(mì)光譜[2]，距離(lí)測量[3]，通(tōng)訊(xùn)[4]等(děng)等(děng)領域。

一(yī)台(tái)光(guāng)頻梳可以(yǐ)認為是一把頻率測(cè)量的(dí)標(biāo)尺(chǐ)。如果“梳齒”（每個(gè)分立譜(pǔ)綫的頻率）的頻率已知(zhī)，就可以(yǐ)用拍(pāi)頻的(dí)方法來測量(liáng)其他的頻率。拍頻(pín)信(xìn)號的(dí)頻(pín)率是(shì)梳(shū)齒頻率(shuài)與未(wèi)知(zhī)頻率(shuài)之間(jiān)的差(chà)。當需(xū)要(yào)測量很寬(kuān)範(fàn)圍(wéi)內(nèi)的未知(zhī)頻(pín)率(shuài)時(shí)，光頻(pín)梳需(xū)要較大的帶寬，也(yě)即(jí)“較(jiào)長(cháng)的(dí)尺”。

飛(fēi)秒鎖模激光(guāng)器(qì)是產生寬帶光(guāng)頻(pín)梳的適合設備(bèi)。鎖(suǒ)模激(jī)光器的頻譜包(bāo)括(kuò)係列分立(lì)的譜(pǔ)綫(xiàn)，相(xiāng)鄰(lín)譜綫之(zhī)間的頻率(shuài)差(chà)等於鎖模振蕩(dàng)器的(dí)重復(fù)頻率(shuài)(frep). 一(yī)台鎖模(mó)飛秒激光(guāng)器天然就(jiù)是一(yī)台(tái)光(guāng)頻梳，具備(bèi)數(shù)納米～數十(shí)納米(mǐ)的(dí)譜寬；通過(guò)強(qiáng)非綫性光學(xué)作用，例(lì)如(rú)高(gāo)度(dù)非綫(xiàn)性(xìng)的光纖 (HNLF)，光(guāng)梳的(dí)譜寬更可(kě)以進一步擴(kuò)展(zhǎn)。這(zhè)種技(jì)術可(kě)以產生“倍(bèi)頻程(chéng)”光譜，即光(guāng)譜(pǔ)中頻率分量至少(shǎo)是(shì)低(dī)頻率分量的(dí)二(èr)倍. 

如果(guǒ)激光(guāng)脈衝(chōng) — 不(bù)僅(jǐn)僅(jǐn)是脈衝包絡，也包括(kuò)電場(cháng)— 序列(liè)是(shì)嚴(yán)格(gé)周(zhōu)期性(xìng)的，所有(yǒu)的(dí)梳(shū)齒頻(pín)率(shuài)就會簡單(dān)的(dí)等於(yú)激光(guāng)器重頻(pín)的整(zhěng)數(shù)倍。在實際的振(zhèn)蕩器中，電場(cháng)相對(duì)於包絡通常有一(yī)個漂移。相鄰脈衝之間，載(zǎi)波包絡(luò)的(dí)峰值(zhí)與(yǔ)電(diàn)場(cháng)峰(fēng)值之間的相移的差被稱為(wéi)載波(bō)包(bāo)絡(luò)漂(piāo)移(yí) (CEO). 在頻域(yù)，表(biǎo)現(xiàn)為(wéi)梳齒頻率與(yǔ)“零位”，即(jí)重復頻率(shuài)整(zhěng)數(shù)倍之間的差(chà)值，稱為(wéi)載波包絡漂移(yí)頻率(shuài) (fCEO) . 如(rú)果“重復頻率” frep 及(jí)“載波包(bāo)絡漂(piāo)移(yí)頻率(shuài)” fCEO 已知(zhī)，則(zé)所(suǒ)有(yǒu)梳(shū)齒頻(pín)率都可(kě)確定知道。

光頻梳的噪(zào)聲(shēng)對於精(jīng)密(mì)測(cè)量的(dí)重要性不言而喻(yù). 光(guāng)頻梳(shū)的噪聲可(kě)源自機(jī)械(xiè)振(zhèn)動，泵(bèng)浦(pǔ)光起(qǐ)伏或(huò)各(gè)種(zhǒng)不(bù)同(tóng)的量子(zǐ)過程(chéng)，如(rú)輸出耦合(hé)的隨(suí)機性(xìng)以及增益(yì)介(jiè)質自發輻射(shè)等等. 不同梳齒的(dí)噪(zào)聲是部(bù)分相(xiāng)關的(dí)，如鏡片(piàn)振(zhèn)動(dòng)的(dí)噪聲；但是(shì)存在(zài)一(yī)定水(shuǐ)平(píng)的(dí)非相幹(gān)噪(zào)聲. 更為麻(má)煩的(dí)是frep 和 fCEO的噪(zào)聲也是部分(fēn)相幹的(dí)，但取(qǔ)決(jué)於噪(zào)聲源(yuán)，相(xiāng)幹(gān)程度(dù)有所不同 [5]. 典型的(dí)，為了(liǎo)進行超(chāo)精密(mì)測量， frep 以(yǐ)及 fCEO 都(dū)需(xū)要穩(wěn)定. fCEO 可(kě)以通(tōng)過(guò)一(yī)個反饋(kuì)係統加以(yǐ)穩(wěn)定，該反(fǎn)饋係(xì)統(tǒng)的誤(wù)差信(xìn)號來自(zì)於(yú)基頻(pín)-倍(bèi)頻( f-2f) 幹(gān)涉儀 [6, 7]. 光(guāng)頻梳的穩(wěn)定(dìng)控(kòng)製可能(néng)非(fēi)常煩雜，故采用一台(tái)盡可能(néng)低噪聲的(dí)鎖(suǒ)模激光器來構建(jiàn)光梳是非常重(zhòng)要(yào)的(dí)。

Menhir Photonics 的價值

MENHIR-1550係(xì)列(liè)是工(gōng)業(yè)級的(dí)，1550nm中(zhōng)心(xīn)波(bō)長鎖模激光器，可提供(gōng)200MHz - 2.5GHz重頻(pín)。針對(duì)需(xū)要(yào)較大齒間(jiān)距(jù)（齒(chǐ)間(jiān)距(jù) = 激光器重(zhòng)復(fù)頻(pín)率）的(dí)應用，MENHIR的(dí)高(gāo)重頻振蕩(dàng)器是(shì)理想(xiǎng)選(xuǎn)擇(zé)。同(tóng)時，位於通訊(xùn)C波(bō)段的中心波(bō)長，使(shǐ)得MENHIR激光器(qì)可(kě)以直(zhí)接(jiē)用於通(tōng)訊應(yīng)用，也(yě)可(kě)在其(qí)他應(yīng)用中(zhōng)大量采用(yòng)穩(wěn)定可靠(kào)，成本(běn)*的(dí)光(guāng)通(tōng)訊器件.

Menhir Photonics 具(jù)備極低位(wèi)相噪聲和(hé)*可靠度。圖1展示了(liǎo)250MHz重(zhòng)復(fù)頻率的MenHIR-1550 自(zì)由(yóu)運轉時(shí)的(dí)典型(xíng)位(wèi)相(xiāng)噪(zào)聲。相(xiāng)位(wèi)噪聲(shēng)在10GHz載波（40階諧(xié)波）上(shàng)測量(liáng)。噪聲本(běn)底給出的累(léi)積時間抖(dǒu)動(dòng)上限(xiàn)越(yuè)為500as（阿(ā)秒）。

Fig 1.: (上(shàng)) 在10GHz諧(xié)波(bō)上(shàng)測量250MHz重頻(pín)的(dí)MENHIR-1550激光器的(dí)位相噪聲功率譜；（下(xià)）同(tóng)一台激光器的10MHz起累積時間(jiān)抖動(dòng).

MENHIR激(jī)光(guāng)器(qì)可提供調節帶寬(kuān)>50kHz的(dí)快速(sù)重(zhòng)頻精調(tiáo)選件，用(yòng)於與(yǔ)其(qí)他裝置的(dí)重頻(pín)或(huò)位相鎖定(dìng)。同(tóng)時可(kě)提供泵浦電流的快速(sù)調製(zhì)選(xuǎn)件。

MENHIR-1550 係列(liè)采(cǎi)用(yòng)工業級(jí)的質(zhì)量(liáng)和(hé)環(huán)境(jìng)適應性設計，經歷(lì)嚴(yán)苛的(dí)振(zhèn)動(dòng)，衝擊以(yǐ)及其(qí)他外(wài)部(bù)幹(gān)擾(rǎo)的(dí)測試（可(kě)包括宇航(háng)相關(guān)標準的測試(shì)）。針對空間有限(xiàn)的(dí)應(yīng)用(yòng)場合(hé)，可提(tí)供(gōng)定製的小(xiǎo)尺寸版本。

[1] T. Udem et al., “Absolute optical frequency measurement of the cesium D-1 line with a mode-locked laser”, Phys. Rev. Lett. 82 (18), 3568 (1999) 

[2] N. Picqué and T. W. Hänsch, “Frequency comb spectroscopy”, Nature Photon. 13, 146 (2019)

[3] T. R. Schibli et al., “Displacement metrology with sub-pm resolution in air based on a fs-comb wavelength synthesizer”, Opt. Express 14 (13), 5984 (2006) 

[4] P. Marin-Palomo et al., “Microresonator-based solitons for massively parallel coherent optical communications”, Nature 546, 274 (2017)

[5] R. Paschotta et al., “Optical phase noise and carrier–envelope offset noise of mode-locked lasers”, Appl. Phys. B 82 (2), 265 (2006)

[6] H. R. Telle et al., “Carrier–envelope offset phase control: a novel concept for absolute optical frequency measurement and ultrashort pulse generation”, Appl. Phys. B 69, 327 (1999)

[7] . D. J. Jones et al., “Carrier–envelope phase control of femtosecond mode-locked lasers and direct optical frequency synthesis”, Science 288, 635 (2000)