光梳——下一代的光复用技术

7/28/2021，光纤在线讯，外媒报道，一个包括华中科技大学在内的国际研究小组最近在光梳（Optical Comb）领域研究做出新的进展。他们展示的倍频程相干光梳（octave-spanning coherent optical comb）实现了从深红外到深紫外无间断的电磁波谱覆盖，支持100多个通道工作。研究团队的领头人是爱尔兰都柏林大学三一学院物理系的John Donegan教授，团队成员还包括来自爱尔兰先进材料和生物工程研究中心AMBER，以及华中科大的研究人员。

光梳技术被认为是当前DWDM波分复用的下一代升级技术。简单说，光梳支持将一束来自单一光源的激光分解成频率均衡间隔的多个通道，就像一把梳子的作用一样。由于来自同一光源，这些光通道中的信号光具有更好的相干性。相比之下，现在的WDM相干系统采用尽可能相干的多个激光的光源来避免温度变化等因素带来的串扰。根据Donegan教授的介绍，这种光梳技术除了可以用于光通信，还可以用在航天，量子计算等领域。在通信领域，数据中心的海量数据连接有望成为这一技术最早的应用领域，十年之内有望实现商业应用。

我们在最新的Optics Letters杂志上找到一篇文章和前述报道非常接近。作者是包括华科大国家光电实验室Jia Liu, Jiangnan Dai, Xiang Ma, Yi ZHang, Qiaoyin Lu，Weihua Guo以及John Donegan教授等在内的跨国团队。文章题目“基于AIM微谐振器内受激拉曼散射的倍频程克尔频率梳产生”。根据文章摘要，作者实现了从1150nm到2400nm之间的光梳，似乎和前述描述不符。

2005年，两位美国科学家T. W. Haensch和J. L. Hall因在光学频率梳及精密光谱学领域的杰出贡献共同获得了当年诺贝尔物理学奖。在知乎上有一篇关于光梳用于光通信的科普文章（https://zhuanlan.zhihu.com/p/160753388）。这篇文章中将光梳与20年前光通信领域热门的光孤子通信联合起来。文章指出，光学频率梳就像是一把拥有精密刻度的光尺，它有三个“标志”；一是光梳有固定的波长，用波长为单位去测量长度可以达到纳米级精度；二是每段光梳是有时间长度的，或者说光梳波长的传播是标准时间的，用光梳测量时间可以达到“飞秒”级精度；三是光梳的梳齿有固定的频率，对测量物体的频率也是高精度的。