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(guò)去一個(gè)世紀對于人類(lèi)社會(huì )有著(zhù)的影響。組網(wǎng)完成的北斗導航系統中，精確的授時(shí)離不開(kāi)電磁輻射的精準控制；無(wú)論是無(wú)線(xiàn)的5G通訊或者有線(xiàn)的光纖通信，現代通信技術(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(kāi)對于射頻和光頻輻射理論上深刻的理解以及實(shí)際上對它們產(chǎn)生與控制的精細操控。
然而，令人意外的是，在二十年前，射頻和光頻的技術(shù)領(lǐng)域保持相互獨立，宛若一條溝壑阻隔兩邊。雖然光可以被射頻調制，射頻信號也可以通過(guò)光信號解調出來(lái)，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換的關(guān)系，在光頻的應用似乎遙不可及。如何巧妙地將二者鏈接，充分地開(kāi)發(fā)光學(xué)在時(shí)間頻率標準、計量學(xué)以及基礎科學(xué)的潛力，路漫漫其修遠兮，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(mén)的鑰匙！隨著(zhù)飛秒激光技術(shù)、非線(xiàn)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量技術(shù)應運而起，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)，具體體現在對鎖模脈沖載波包絡(luò )相位頻率以及重復頻率的同時(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(xiàn)。形狀類(lèi)似于我們日常使用的梳子，所以稱(chēng)之為光學(xué)頻率梳，如圖2所示。光學(xué)頻率梳的譜線(xiàn)或者梳齒可以與基于射頻信號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。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換關(guān)系，給相關(guān)的光譜、測量、時(shí)間標準領(lǐng)域帶來(lái)的可能。
