光周波数コム。電磁スペクトルをコヒーレントに統一

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Science.2020 07;369(6501). eaay3676. doi: 10.1126/science.aay3676.

光周波数コム。電磁スペクトルをコヒーレントに統一

Optical frequency combs: Coherently uniting the electromagnetic spectrum.

Scott A Diddams
Kerry Vahala
Thomas Udem

PMID: 32675346 DOI: 10.1126/science.aay3676.

抄録

光周波数コムは、光の振動周期を超高速で合成・計数できるレーザー技術として、約20年前に登場しました。歯車の時計仕掛けに似た方法で機能し、周波数コムは無線周波数信号を位相整合的にアップコンバートして、等間隔に配置された膨大な光周波数の配列を提供し、これがこのデバイスの名前の由来となっているコムです。また、光周波数を無線周波数に分割したり、数百テラヘルツの帯域幅で位相を他の光周波数に変換したりすることもできます。この電磁スペクトルをコヒーレントに統合する強力なツールが開発された背景には、どのような歴史的背景があるのでしょうか。また、周波数コムの機能、物理的な実装、アプリケーションの進歩についても述べる。

Optical frequency combs were introduced around 20 years ago as a laser technology that could synthesize and count the ultrafast rate of the oscillating cycles of light. Functioning in a manner analogous to a clockwork of gears, the frequency comb phase-coherently upconverts a radio frequency signal by a factor of [Formula: see text] to provide a vast array of evenly spaced optical frequencies, which is the comb for which the device is named. It also divides an optical frequency down to a radio frequency, or translates its phase to any other optical frequency across hundreds of terahertz of bandwidth. We review the historical backdrop against which this powerful tool for coherently uniting the electromagnetic spectrum developed. Advances in frequency comb functionality, physical implementation, and application are also described.