【光學前沿資訊】亞皮秒級精度！華中科大團隊在雙光梳干涉儀領域取得突破
雙光梳干涉儀技術在精密測量領域一直備受關注，2024年09月29日華中科技大學張新亮、張馳教授團隊在這一領域取得了顯著進展。他們提出了一種新方案，成功壓縮了雙光梳干涉儀中的相對定時抖動，達到了亞皮秒級的精度。
研究背景
雙光梳系統通過兩個光頻梳的多外差干涉，等效產生一個下變頻的“射頻梳”，將光學的高穩定性特征轉移到射頻域。這種技術在高精度時域計量領域具有廣泛的應用前景，如絕對距離測量、超快動態過程分析等。相對定時抖動是衡量雙光梳干涉儀時域穩定性的重要指標，其測量和壓縮對于提高系統性能至關重要。
研究內容
張馳教授團隊提出了一種創新的方案，通過在頻域中糾正相對定時抖動問題。他們利用傅里葉變換關系，將相對定時抖動在頻域中反映為射頻梳狀線的縮放誤差。通過記錄波長畸變，可以定量體現這種相對定時抖動。研究中，他們使用了寬帶法布里-珀羅腔（F-P腔）來周期性地跟蹤波長偏差，并通過校準算法有效地對其進行糾正和壓縮。
研究結果
實驗結果顯示，絕對波長偏差被壓縮到小于0.4pm，相當于亞皮秒級的脈沖間相對定時抖動靈敏度。此外，在多重相干平均下，Allan偏差達到了10^-10，這為模式分辨自由運轉雙光梳光譜學應用奠定了基礎。實驗還測量了環境溫度下氰化氫氣體分子的光譜吸收特征，并與HITRAN數據庫進行了匹配，實現了100MHz的光譜分辨率。
這項研究為雙光梳平臺中相對定時抖動的測量和后處理提供了新思路，對精密應用如絕對距離測量、時鐘同步和高分辨率光譜測量等具有重大潛在影響。引入寬帶F-P腔，以高靈敏度跟蹤定時抖動引起的波長偏差，在高容量光傳感和光網絡系統中具有潛在的應用價值。
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