無論是實驗室自搭，建還是高科技公司商品化的基于鎖模飛秒激光器的光頻梳工具，其飛秒激光器部分都是整個光梳系統(tǒng)內硬件成本占比最高的部分的過程中。其中瑞士Menhir公司的GHz重復頻率的光纖飛秒激光器在搭建GHz大梳齒間隔的光頻梳應用上為廣大科研以及OEM用戶所接受與推崇。其常用產品分為250MHz廣泛關註，1GHz促進進步，2.5GHz三種重復頻率的型號，波長在1545-1565nm,脈沖寬度250fs優勢領先； 重復頻率越高價格越高迎來新的篇章。
圖1.瑞士Menhir公司1550nm 1GHz重頻光纖飛秒激光器
那么很自然的就引出了兩個問題：
為什么要采用高重復頻率的飛秒激光器搭建光頻梳？
為什么要采用瑞士Menhir的光纖飛秒激光器搭建光頻梳推動並實現？
對于第一個問題薄弱點，“為什么要采用高重復頻率的飛秒激光器搭建光頻梳"?大致來源于一個由來已久的誤會。很簡單優化程度，如果用鎖模飛秒激光器架構光頻梳積極性，光頻梳的梳齒間距就是飛秒激光器自身的重復頻率。也就是說250MHz重復頻率的飛秒激光器可以用來搭建250MHz梳齒間距的光頻梳不斷豐富，而1GHz重復頻率的飛秒激光器可以用來搭建1GHz梳齒間距的光頻梳實施體系。小編說過，對于Menhir廠家的產品而言各有優勢，重頻越高則激光器價格越高效果較好。那么，光頻梳難道不是梳齒越精細越好么持續？我還有什么理由買更貴的激光搭建梳齒間隔更寬的光頻梳呢等多個領域？
就光頻梳的科普文章，小編不敢班門弄斧產品和服務，建議大家參考一篇科普文章應用擴展，Dr. Steven Cundiff, Jun Ye and John Hall 發(fā)表在Scientific American的 "Ruler of the light" . 在這里，就不引用其文字增多，而主要引用其文章內幾張很有代表性的圖片活動上。
圖2. Scientific American科普文章"Ruler of the light"的截圖
上面的誤會就可能是來源于圖2的這個截圖，光頻梳就可以被看作一把在光頻率域上的尺子落到實處，那么難道不是尺子刻度越精細越好么服務水平？哈哈最新，還真不是技術創新。請看同一篇文章內的下面這個圖：
圖3. Scientific American科普文章"Ruler of the light"的截圖
在圖3.中，左邊是一個單獨的飛秒脈沖，把時間域的飛秒脈沖從頻率域（也就是光譜域）來觀察的話持續向好，就是一個有一定帶寬的光譜習慣，脈沖寬度越短則光譜帶寬越寬。而如果能夠做到一系列飛秒脈沖的載波包絡偏移頻率fceo,以及這一系列飛秒脈沖的重復頻率ffeq 保持穩(wěn)定的話進展情況，則這一系列飛秒脈沖串在頻率域觀察的話的積極性，就可以形成不僅僅初始頻率穩(wěn)定，而且其頻率間隔也穩(wěn)定且美妙的光頻梳結構至關重要。在這里面就要強調了不久前，考察光頻梳優(yōu)劣最主要的是，要求光頻梳“穩(wěn)和強"而并非是梳齒結構的“細"提升行動。為什么呢能力建設？
請觀察圖3.的右下部分，光頻梳其實就是一系列在頻率域上等間距的光譜線輸出研究進展，頻率不同也就是波長不同無障礙，在圖3.里面很形象的把波長不同表現(xiàn)為顏色不同。那么對于觀察者“人"而言快速融入，準確的辨別出這些不同的顏色需要什么呢認為？肉眼是做不到的，需要一個有足夠高光譜分辨率的光譜儀替代人眼做測試才能辦的到增強。而且反過來說也同樣成立重要意義，一個足夠穩(wěn)定的光頻梳，可以用于校準高分辨率的光譜儀更加廣闊。對于前者不斷完善，可以參考我司的另外一篇文章“高分辨率光頻梳檢測"里面提及的Zepren公司超高分辨率布里淵散射光譜儀BOSA用于測試與評估1 GHz光頻梳。對于后者方便，也同樣舉一個例子：天文應用的超高分辨率中階梯光柵光譜儀的光譜校準基礎上，在這個應用中筆者看到的應要求是，由于即使是天文級別大口徑長焦距中階梯光柵光譜儀應用領域，其光譜分辨率也做不到GHz以下保持競爭優勢，所以為了做校準，科學家特殊架構了30GHz梳齒間距的光頻梳才真正做好了這臺超高分辨率中階梯光譜儀的校準相關性。我們知道完成的事情，對于光譜儀校準而言，*經典也是*傳統(tǒng)的方式是利用低壓汞燈等具備穩(wěn)定且狹窄原子發(fā)射譜線的光源做光譜儀單點波長校準穩定，然后再用計算的方式延展到光譜儀其他波長點改造層面。而如果利用光頻梳做為校準源的話，有一個顯見的好處是可以同時校準到梳齒點代表的所有波長點優勢與挑戰。那么對于光頻梳本身有什么要求呢經驗分享？第一是要具備汞燈輸出線一樣解決方案，甚至更好的波長穩(wěn)定而且強的輸出線，第二是梳齒間隔要做到足夠的寬這樣才有可能讓待校準的光譜儀能夠分辨出來有力扭轉。這就是大梳齒間距光頻梳的需求點上高質量。
我們知道，對于某一光頻梳的總輸出功率而言廣度和深度，梳齒數越多深入交流，則可分配到每一個梳齒的功率或能量都會等比下降。反而言之加強宣傳，梳齒間隔越寬的光頻梳臺上與臺下，可分配到每個獨立的梳齒上的功率或能量則可以越高。而對于利用光頻梳做光譜校準技術發展，做時頻標準傳遞品牌，做微波頻率信號發(fā)生，做速度與距離測試等若干應用而言更為一致，梳齒強度越高則信噪比可以做到越高等形式。在這里，光頻梳梳齒間隔寬還有一個更有意思的潛在應用：DWDM密集波分復用研究與應用。我們知道飛躍，光纖通訊中一根單模光纖里面可以跑很多不同波長的光信號（我們稱之為信道），鋪設一個廣域光纖通訊網絡耗資動輒十億記全面協議，而隨著互聯(lián)網的飛速發(fā)展重要部署，需要傳遞的信息增長量會遠遠超過現(xiàn)行硬件系統(tǒng)的既有帶寬，那么如何解決這個問題呢工具？一個多快好省的解決方案是利用現(xiàn)有光纖網絡智慧與合力，盡可能加大每根光纖內能夠傳導的信道數，這就是所謂DWDM密集波分復用重要的角色。光頻梳就是一個極其有趣的未來DWDM密集波分復用光源數據顯示，首先光頻梳本身有望做到基于一臺激光器即可同時涵蓋DWDM密集波分復用的所有通訊信道，也就是有望大大的降低通信信道光源成本也逐步提升，其次密集波分復用為了避免由于信源波長的漂移與展寬導致的信道串擾記得牢，必須保證一定的信道間距，從而導致了光纖內可容納的總信道數受到限制重要的作用，而對于光頻梳而言更多可能性，其波長的漂移遠低于傳統(tǒng)的窄線寬半導體激光器，而且就算是有一點點頻率漂移足夠的實力，其每個梳齒的頻率漂移無論是方向還是漂移量是*全一致的緊迫性，等于天生的具備*強的抗串擾能力。如此來說更適合，基于光頻梳的DWDM密集波分復用系統(tǒng)則有望做到更高的信道密度且更低廉的成本高效。當然溝通協調，現(xiàn)在2.5GHz的Menhir激光器架構的光頻梳還達不到DWDM密集波分復用應用的要求，我們知道Menhir現(xiàn)行標準激光型號直接架構的光頻梳其梳齒間隔上限是2.5GHz深度，而查閱現(xiàn)行密集波分復用信道參數，其信道間隔標準是200GHz核心技術體系，100GHz和50GHz三檔開拓創新，如何有效的填補這個頻率上的間隔，科學家主要是致力于更寬梳齒間隔的光頻梳研發(fā)必然趨勢。
對于一些基于光頻梳的微量氣體檢測的應用也是相當有趣的促進善治，我們知道現(xiàn)行基于光學的氣體檢測有一個發(fā)展已經非常成熟的TDLAS可調諧半導體激光器吸收光譜檢測法，即針對與特定氣體的光譜吸收峰多樣性，調諧一臺窄線寬半導體激光器的輸出波長到氣體吸收峰發揮效力，利用單點探測器接收信號，通過測試吸收光譜來計算特定氣體的含量明顯。而基于光頻梳的氣體吸收檢測系統(tǒng)的有趣點在于安全鏈，由于光頻梳的梳齒可以涵蓋一個很寬的光譜范圍，那么掃描一個光頻梳則可以同時涵蓋若干臺可調諧半導體激光器的掃描范圍創新為先，可以同時完成若干個氣體組分的檢測真正做到。但在架構光譜檢測系統(tǒng)時同樣也遇到了問題，常規(guī)的多通道光譜分析儀OSA是不可能做到光頻梳GHz甚至是MHz的光譜分辨率的創新延展。一個可行的解決方案是參考FTIR傅里葉變換紅外光譜儀的掃描干涉架構強化意識，利用單點探測器采集時域的信號，再利用快速傅里葉變換算法計算出頻率域也就是波長域的吸收光譜基本情況。一般而言機製，會采用兩臺重頻相似的激光制備兩臺梳齒結構相近的光頻梳，組成一套異步掃描雙光梳光譜檢測儀集成應用，用單點探測器檢測時域信號后探討，再用快速傅里葉算法計算回吸收光譜信息。在這里就可以參照FTIR快速傅里葉變換光譜儀的性能規(guī)律了高效流通，對于FTIR而言合規意識，其掃描行程越長，做快速傅里葉變換后實現(xiàn)的光譜分辨率就越高（當然耗時也越長）有效性。而對于異步掃描雙光頻梳而言創新內容，其異步掃描的最大行程是光頻梳的單個梳齒之間的間隔。同樣的廣泛關註，梳齒間隔越長善於監督，則梳齒掃描行程越長，通過快速傅里葉變換計算后就能壓製，后可實現(xiàn)的光譜分辨率就越高更合理。而且由于單個梳齒的強度更高適應能力，測試吸收的信噪比也會更高。
對于所有檢測系統(tǒng)而言各方面，多次積分平均是提升檢測系統(tǒng)信噪比最直接有效的方式防控，而利用高重復頻率飛秒激光架構的寬梳齒光頻梳，由于泵浦端信號重復頻率高適應性，則時域探測器的探測端可以在同樣時間段內做更多次數的積分平均堅實基礎，無疑會大幅度的提升測試信噪比。
綜上重要作用，我們列舉了一些基于高重復頻率飛秒激光器架構寬梳齒結構光頻梳的優(yōu)點等地，那么瑞士Menhir公司的1550nm,GHz級別重復頻率的光纖飛秒激光器有什么優(yōu)勢呢？
首先當然是Menhir公司的光纖飛秒激光器重復頻率高（標準型號有250MHz尤為突出，1GHz,2.5GHz）三種可選規定，前文已經有很大篇幅列舉了高重復頻率飛秒激光器架構大梳齒間距光頻梳的好處。
考察現(xiàn)行光頻梳的制備方法空間載體，基于鎖模飛秒激光器制備的光頻梳是*傳統(tǒng)的制備方式高質量，優(yōu)點是功率高，波長范圍寬重要組成部分，商品化程度最高解決方案。而新進發(fā)展的諸如光學微腔與波導等的光頻梳優(yōu)點在于能耗低，體積小系列，對未來高集成度作用，微小體積光頻梳系統(tǒng)非常有利，但系統(tǒng)功率強度與商品化穩(wěn)定性現(xiàn)在還弱很多慢體驗。而對于現(xiàn)在穩(wěn)定性與商品化程度最高的基于鎖模飛秒激光器制備的光頻梳而言著力增加，光纖飛秒激光器的穩(wěn)定性與操作簡易程度碾壓級別的優(yōu)于基于鈦寶石激光器的鎖模飛秒激光器。在光纖飛秒激光器內部再進行橫評科技實力，純光纖架構占比越高則其穩(wěn)定性與操作簡便度越高處理。在這里需要感謝數以千億美元計算的光纖通訊產業(yè)在30多年以來的長足發(fā)展，在光纖光波導相關的常規(guī)與特種材料在此基礎上，光纖熔接或波導器件耦合技術與零件/器件制備與品質控制等方面均做到了神一般級別的穩(wěn)定助力各行，簡便，高效自主研發，兼容與廉價確定性，這一點是部分還停留在手工作坊階段的激光器生產產業(yè)完*望塵*及的。所以相對而言損耗，光纖激光器作為激光器制備產業(yè)里面一個新興的分支講故事，由于站在了巨人的肩膀上，在穩(wěn)定性能穩定，簡便全面革新，高效作用，兼容與廉價上極其迅速的以碾壓級別的優(yōu)勢超越的傳統(tǒng)激光器制備行業(yè)。Menhir公司的光纖飛秒激光器其內部器件是采用穩(wěn)定性最高的熔接形式固定行業分類，而光纖熔接法是光器件與光波導耦合形式里機械穩(wěn)定性最高技術特點，抗環(huán)境干擾能力*強的耦合形式。Menhir公司有一個視頻發展邏輯，有人用錘子大力擊打工作狀態(tài)下的Menhir-1550 GHz高重復頻率光纖飛秒激光器本體凝聚力量，用旁邊的光譜檢測儀做觀察，顯示其光譜位置與功率輸出均非常穩(wěn)定記得牢，說明其鎖模狀態(tài)非常穩(wěn)定註入了新的力量，抗沖擊抗干擾能力超群重要的作用「嗫赡苄?？梢灾v，從木桶原則看足夠的實力，基于Menhir公司光纖飛秒激光器架構的光頻梳緊迫性，其木桶短板絕對不會是Menhir激光器，對于用戶而言結構重塑，Menhir就是放心聽得懂，高效與簡便的同義詞。
本文參考文獻：
1. 《Ruler of the light》高質量發展，Scientific American雜志2008全方位，作者： Steven Cundiff, Jun Ye and John Hall
2. 《Simplified offset stabilization of a low-noise 1 GHz oscillator》，文章所屬權;Menhir公司影響力範圍，Octave公司大局，Vescent公司
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