飞秒激光光学频率梳法

在激光领域，一般把时间宽度在百皮秒（1 皮秒=1 ps=10?12 s）至几飞秒（1 飞秒=1 fs=10?15 s）之间的脉冲激光称为超短脉冲激光[20-22]，它包含皮秒激光和飞称激光[23]。超短脉冲激光序列的等间隔频谱构成了极为精确的频率标尺，称为光频梳[23]。超短脉冲激光的主要技术参数是脉宽、平均功率、脉冲重复频率、时间带宽积、光束参数积[23]，它的特点是具有很强的时间、空间相干性，可以提高测量灵敏度和信噪比。

将飞秒激光光学频率梳应用于折射率的测量是一种新兴的方法，值得注意的是飞秒激光并不是一种独立的折射测量方法，它一般是与干涉方法结合来获得折射率的高精度测量。2006年，J.Zhang等[24]将光学频率梳应用于空气折射率的测量，测量精度达到7.7×10?9；2013年 Wu Guanhao等[6, 7]采用光学频率梳双色外差干涉法测量空气折射率，不确定度达到了8.9×10?8[6]；2018年Meng Zhaopeng等[25]基于迈克尔逊干涉仪，利用518 nm激光锁模方法测量水的绝对折射率，不确定度达到10?5；2020年张好运等[26]基于光学频率梳的光谱干涉，搭建了518 nm光学频率梳的实验装置，进行了群折射率的测量，测量不确定度在10?5量级。
结论
传统的液体折射率测量方法是基于几何光学的方法，该类方法技术成熟、应用广泛，但基于角度测量或长度测量使得该方法的测量精度难以提高。其中，基于最小偏向角法原理的精密测角法是目前国际上应用最成熟的高准确度液体折射率测量方法，PTB和NIST都采用该方法；而基于波动光学的液体折射率方法是一种新兴的方法，它可将测量精度提高到波长量级，但仍然需要将测量结果溯源到SI长度单位；以NMIJ为代表的国家计量院开始将激光干涉法应用于测量液体折射率中，并取得了一定的研究进展。近年来，大量文献报道了飞秒激光光学频率梳法在空气折射率测量中的突出成果，若能够广泛应用于液体折射率测量，将给折射率测量领域带来重大突破，重要的是该方法可将折射率的测量结果溯源至时间，有望缩短折射率溯源路径。