相干电磁波的产生和控制对人类社会的发展产生了深远的影响，如现代通信系统就依赖于对无线电波和光波的统一理论理解，但最初无线电场和光场之间不存在联系，两者的技术并不通用。激光器的发明是对射频振荡器的光学模拟，成为连接微波频率和光学频率之间的桥梁。光频梳的诞生依赖于锁模这一非线性光学过程，通过锁模技术可以实现等频率间隔的激光纵模分布，并在模式之间建立相位同步，在时域上形成超短激光脉冲。

光频梳在频域上是一系列等间隔的频率线，结构类似梳齿，这些频率成分可以用下式描述：ƒn = nƒr e p + ƒ0，其中ƒr e p 是频率线的间隔，同时也是脉冲的重复频率，而ƒ0是所有模式共有的偏移频率。对于大部分光学频率梳来说，ƒr e p 一般在0.1-10 GHz之间。如果将ƒr e p 和ƒ0都稳定在已知的精确射频参考上，就可以得到叠加在一束脉冲中的~105个稳定的频率梳齿，光学频率梳为时间和频率计量提供了超精密标准，已成为精密光谱和测量领域的常用工具。

奥创光子目前已推出的1064 nm光纤光学频率梳，是国内首款波长为1064nm的产品级光频梳光源，是对市场上常见的1.55μm波长光频梳的有益补充；它是专为光学实验室的使用而设计制造，可以和用户的应用方案相结合，组成紧凑便捷的精密光学计量系统。该光频梳系统内部采用模块化设计，标准配置内含高精度参考原子时钟、飞秒光纤激光器，支持10-12数量级的频率测量精度，并可提供稳定的光梳脉冲输出作为种子源，可用于气体检测、光谱传感、高精度CW激光稳频、激光器频率校准、长度计量、光纤链路、LIDAR等应用。

该光学频率梳以9字腔飞秒锁模光纤激光器作为核心，采用f-2f技术获取载波相位频率fceo，通过激光谐振腔内的PZT和相位调制器实现重复频率f0和fceo的锁定，其标准频率参考为高稳时钟信号，如原子钟或高稳晶振信号，如下图所示。

下面以某标准产品为例进行介绍，整体架构如下：其通过自带的10MHz射频参考源和自参考模块，将重复频率锁定到100MHz，fceo锁定到10MHz，重复频率可在±10kHz范围内可实现调谐。为了便于使用，本产品支持触屏操控，并提供LAN远程控制，无论是近端还是远程均可实现操作。其内种子源、放大器等均采用保偏设计，具有3个以上保偏光纤输出端口，输出~mW量级的光梳脉冲，一个光学参考源的输入端口用于提高光梳的频率精度及稳定度。根据客户需求可配备外部倍频模块，实现532 nm线偏振空间光输出。

其典型输出：中心波长为~1064 nm，3dB带宽>20 nm，脉宽<100 fs，如下图所示。产品本身带有CEO频率和重复频率的信号输出端口，可实现对CEO和重复频率的实时监测，其CEO偏频的信噪比可达约30dB（100 kHz @ RBW&VBW），如下图所示。

在锁定到内部射频参考时以阿伦方差表示的频率稳定度达到<2×10-10（1s）及<2×10-13（1000s）；在锁定到稳定的外部光学参考源时其频率指标将和参考源一致，可达到频率稳定度<3×10-13（1s）及<7×10-15（1000s）。作为对比，该技术指标与欧美多家商用光频梳制造商的报道产品相比，频率稳定度相当。

该光频梳装置可含有光学测量输入端口（1.06 μm），通过光纤端口输入待测激光即可实现高精度的频率测量。对于更高精度的需求，本产品提供光学参考的输入端口，可以有一个或多个CW激光输入，用户可以选择连接指定激光功率的光纤，CW激光将和光梳进行拍频，由内部的计数器计数，甚至可以将光梳锁定到某个输入的CW激光器。奥创光子可为客户提供高度定制化服务，通过可选的外部模块实现多端口输出，支持更高的输出功率、定制化的光谱及脉宽。得益于工业化的光机结构设计和奥创光子特有的高稳定锁模技术，该光频梳产品在多种使用环境下都能保证正常工作，输出激光功率可接受不同用户的需求来定制，覆盖10毫瓦~1瓦范围。

在与飞秒光频梳用户的合作过程，奥创光子受市场的促动，也发展了支持双梳光谱实验的订制化光频梳。双梳光谱技术是一种无需移动部件的傅立叶变换干涉测量梳状方法，这种频率梳谱是目前最受关注的仪器方案。它利用频率梳的频率分辨率、频率精度、宽带宽和亮度，实现超高分辨率、高灵敏度的宽带光谱。通过使用两个相干频率梳，双梳光谱允许在梳齿的基础上快速测量样品的光谱响应，而不受传统光谱仪的尺寸限制或仪器响应限制。目前双梳光谱已经在近红外波段取得大量的验证成果，已经有了双梳吸收光谱、光声光谱和拉曼光谱等成熟技术，且在中红外和太赫兹波段不断探索，可以期待未来的进一步应用。

可以推测在未来，奥创光子的系列化桌面型光频梳产品组合成双梳光谱发生器，将成为一种灵活的光谱分析工具，可以在实验室和实地的许多应用中取代传统的傅里叶红外光谱仪，从而在更紧凑的系统中实现更高的分辨率和灵敏度。

奥创光子技术有限公司是一家专业从事工业级飞秒激光器及其核心器件研发、生产与应用的国家高新技术企业。总部坐落于浙江省杭州市，目前拥有约10000平方米光学洁净室和办公区。公司创始核心团队由中科院西安光学精密机械研究所国家重点实验室核心队伍及海归超快激光器工程化专家共同组成，其中包括国家万人计划专家、国际知名超快激光器企业首席设计师等，是目前国内超快激光领域的先行者和引领者。

自2018年创立以来，公司已申请150余项专利，已拥有核心技术包括NALM全光纤长寿命锁模种子源量产工艺、高阶色散可调控CFBG制作工艺、抛物脉冲高保真光纤CPA技术、高增益innoslab放大器封装工艺及技术等，结合100%自主设计的超快种子源、温度调谐式啁啾光纤光栅等核心器件，已成功推出千瓦级、毫焦级、超短脉宽等系列化飞秒激光器产品，并在国内率先实现工业领域批量出货，年量产出货超过500台，打破了该领域被国外产品长期垄断的局面。

文章来源：奥创光子

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