光學頻率梳是指在頻域包括一系列分立的、等頻率間距的譜線的寬譜光源。光學頻率梳可以通過不同的途徑產(chǎn)生，但自John L. Hall 與 Theodor W. Hänsch 采用鎖模激光產(chǎn)生光頻梳的突破進展以后才愈加引人注目。Hall和Hänsch以此貢獻獲得2005年諾貝爾獎。光頻梳可用于頻率計量[1]，精密光譜[2]，距離測量[3]，通訊[4]等等領域。

一臺光頻梳可以認為是一把頻率測量的標尺。如果“梳齒”（每個分立譜線的頻率）的頻率已知，就可以用拍頻的方法來測量其他的頻率。拍頻信號的頻率是梳齒頻率與未知頻率之間的差。當需要測量很寬范圍內(nèi)的未知頻率時，光頻梳需要較大的帶寬，也即“較長的尺”。

飛秒鎖模激光器是產(chǎn)生寬帶光頻梳的適合設備。鎖模激光器的頻譜包括系列分立的譜線，相鄰譜線之間的頻率差等于鎖模振蕩器的重復頻率(frep). 一臺鎖模飛秒激光器天然就是一臺光頻梳，具備數(shù)納米～數(shù)十納米的譜寬；通過強非線性光學作用，例如高度非線性的光纖 (HNLF)，光梳的譜寬更可以進一步擴展。這種技術(shù)可以產(chǎn)生“倍頻程”光譜，即光譜中頻率分量至少是低頻率分量的二倍. 

如果激光脈沖 — 不僅僅是脈沖包絡，也包括電場— 序列是嚴格周期性的，所有的梳齒頻率就會簡單的等于激光器重頻的整數(shù)倍。在實際的振蕩器中，電場相對于包絡通常有一個漂移。相鄰脈沖之間，載波包絡的峰值與電場峰值之間的相移的差被稱為載波包絡漂移 (CEO). 在頻域，表現(xiàn)為梳齒頻率與“零位”，即重復頻率整數(shù)倍之間的差值，稱為載波包絡漂移頻率 (fCEO) . 如果“重復頻率” frep 及“載波包絡漂移頻率” fCEO 已知，則所有梳齒頻率都可確定知道。

光頻梳的噪聲對于精密測量的重要性不言而喻. 光頻梳的噪聲可源自機械振動，泵浦光起伏或各種不同的量子過程，如輸出耦合的隨機性以及增益介質(zhì)自發(fā)輻射等等. 不同梳齒的噪聲是部分相關的，如鏡片振動的噪聲；但是存在一定水平的非相干噪聲. 更為麻煩的是frep 和 fCEO的噪聲也是部分相干的，但取決于噪聲源，相干程度有所不同 [5]. 典型的，為了進行超精密測量， frep 以及 fCEO 都需要穩(wěn)定. fCEO 可以通過一個反饋系統(tǒng)加以穩(wěn)定，該反饋系統(tǒng)的誤差信號來自于基頻-倍頻( f-2f) 干涉儀 [6, 7]. 光頻梳的穩(wěn)定控制可能非常煩雜，故采用一臺盡可能低噪聲的鎖模激光器來構(gòu)建光梳是非常重要的。

Menhir Photonics 的價值

MENHIR-1550系列是工業(yè)級的、1550nm中心波長鎖模激光器，可提供200MHz - 2.5GHz重頻。針對需要較大齒間距（齒間距 = 激光器重復頻率）的應用，MENHIR的高重頻振蕩器是理想選擇。同時，位于通訊C波段的中心波長，使得MENHIR激光器可以直接用于通訊應用，也可在其他應用中大量采用穩(wěn)定可靠、成本*的光通訊器件.

Menhir Photonics 具備極低位相噪聲和*可靠度。圖1展示了250MHz重復頻率的MenHIR-1550 自由運轉(zhuǎn)時的典型位相噪聲。相位噪聲在10GHz載波（40階諧波）上測量。噪聲本底給出的累積時間抖動上限越為500as（阿秒）。

Fig 1.: (上) 在10GHz諧波上測量250MHz重頻的MENHIR-1550激光器的位相噪聲功率譜；（下）同一臺激光器的10MHz起累積時間抖動.

MENHIR激光器可提供調(diào)節(jié)帶寬>50kHz的快速重頻精調(diào)選件，用于與其他裝置的重頻或位相鎖定。同時可提供泵浦電流的快速調(diào)制選件。

MENHIR-1550 系列采用工業(yè)級的質(zhì)量和環(huán)境適應性設計，經(jīng)歷嚴苛的振動、沖擊以及其他外部干擾的測試（可包括宇航相關標準的測試）。針對空間有限的應用場合，可提供定制的小尺寸版本。

[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)