诺贝尔物理学奖：光学频率梳，光谱的度量衡

因为它在精密光谱学、原子钟、超快物理等领域的重要应用，美国的John L. Hall和德国的Theodor W. Hänsch因为在光学频率梳技术方面的贡献而获得了2005年的诺贝尔物理学奖。

光学频率梳的原理和技术可以追溯到1960年代，当时人们发明了锁模激光器，它是一种能够产生超短脉冲序列的激光器。锁模激光器利用了激光器中不同模式之间的相干性，通过一种叫作锁模的技术，使得不同模式之间的相位关系固定，从而形成稳定的脉冲序列。锁模激光器可以产生飞秒甚至阿秒级别的超短脉冲，具有很高的峰值功率和很宽的带宽。

模激光器的时域和频域特性

锁模激光器的频率梳指的是它在频域上的输出谱线，也就是各个模式的分布。由于锁模激光器的各个模式之间有固定的相位关系，它们在频域上会形成一系列等间隔的离散谱线，就像一把梳子一样。这些谱线可以用一个简单的公式来表示：f_n = f_0 n × f_r。

光学频率梳可以用来测量未知的光学频率，是因为它可以将光学频率与微波频率联系起来。微波频率是可以用电子设备精确产生和控制的，而且可以用原子钟进行校准。如果我们能够将未知的光学频率与已知的微波频率进行比较，就可以得到未知光学频率的准确值。

自参考是指利用非线性效应，将光学频率梳中的一个谱线与另一个谱线进行混合，从而产生一个与重复频率相同或相近的微波信号。这个微波信号就是光学频率梳中所有谱线共同拥有的特征，可以用来对齐所有谱线。通过自参考，我们可以确定偏移频率f_0 的值。

其中，f_u 是未知光学信号的频率，f_n 是与之混合的光学频率梳中的谱线频率，m 是整数，f_b 是混合后产生的微波信号的频率。由于f_n，f_r 和f_b 都是已知或可测量的，我们就可以求出f_u 的值。