工作在无线电波段的数字频率分频器已广泛地应用在科学研究和日常生活中。在光学波段建立光学分频器是一项挑战性很强的研究课题，早在20世纪60年代激光诞生不久，科学家就探索采用非线性光学手段建立频率链的方法研制光学分频器。经过二十余年的研究，他们用光学分频器测量了分子稳频氦氖激光的频率，从而确定了光的速度（299 792 458 m/s）和建立了长度单位“米”的定义，这两项成果奠定了精密测量和精确导航的基础。由于基于光学频率链的光学分频器十分复杂、庞大，且只能对一个特定波长的光进行分频，分频精度也局限在10-10，不能满足许多精密测量的需求，所以科学家从80年代就放弃了用频率链建立光学分频器的技术路线，开始寻找其他新的方法。
直到90年代末，光学频率梳的诞生为研制光学分频器铺平了新的道路。2003年，华东师范大学马龙生教授联合美国标准与技术国家实验室（NIST）和国际计量局(BIPM)开展了四台光学频率梳的国际比对研究，以10-19的不确定度实现了光 学分频，取得了令人瞩目的成果，文章发表在Science, 303, 1843 (2004)。国际著名研究机构评价：“以前所未有的精度实现了光学分频和合成”、“为发展下一代基于光学频率的原子钟铺平了道路”。2005年诺贝尔物理奖公告引用了该数据，马龙生教授也应邀参加了当年的诺贝尔奖颁奖大会，诺贝尔奖得主在颁奖大会上的演讲报告和他们发表的Nobel Lecture文章都重点介绍了该成果。相关研究成果同时获得了2006年国家自然科学二等奖。马龙生教授由于在频率标准和频率传递技术方面的杰出贡献，获得了2010年度国际频率精密控制大会（IEEE-UFFC-IFCS）颁发的国际Rabi奖。表彰他“为发展光钟、飞秒激光光谱和将频率测量精度推进到19位做出了决定性的贡献”。 Rabi奖是国际时频控制研究领域的顶级奖项，从1983年设立至今，已有三十多位获奖，其中4位在获得Rabi奖后又获得了诺贝尔物理奖。
马龙生教授长期坚持光场时频域精密控制研究， 2016年他又集成了十余年积累的多项技术实现了任意数的光学分频，分频不确定度达到了10-21。马龙生教授将介绍高精度光学分频器的工作原理，发展历史和应用前景。
参考文献
1. “A low noise optical frequency synthesizer at 700–990 nm”, APPLIED PHYSICS LETTERS109, 131102 (2016)
2. “Optical frequency divider with division uncertainty at the 10−21 level”, National Science Review 3 (4): 463-469 (2016) |
