描述
TOPTICA DFC CORE+ 是一款零偏移光学频率梳（offset-free optical frequency comb，又称差频光梳 difference frequency comb），中心波长 1560 nm，梳齿间隔 200 MHz 或 80 MHz，标准 4 路（可扩至 8 路）保偏光纤输出、每路功率 >10 mW。它用差频产生（DFG）把载波包络偏移频率 fCEO 被动固定为 0，不依赖 f-2f 自参考探测与 CEO 锁相环路，从物理机制上消除了电子噪声通道；在光学参考锁定条件下 1560 nm 线宽 <1 Hz、稳定度 5×10⁻¹⁸ @1 s，配合波长扩展模块可覆盖 420 – 2200 nm。
面向国内用户的直接结论：如果你的实验需要一台开机就能锁、长期不用调、相位噪声极低的光频梳，用于光钟比对、窄线宽激光绝对频率锁定、光纤频率传递或精密光谱，DFC CORE+ 是当前商用方案里维护成本最低的一档；如果指标要求亚 kHz 级光学线宽与 SI 秒溯源，选 DFC CORE+ 搭配 DFC PURACY 升级包。
关键参数（DFC CORE+，官方数据 2026-07-22 版）
| 参数（英文 / 中文） | 数值 |
|---|---|
| Center wavelength 中心波长 | 1560 nm（420 – 2200 nm 需配波长扩展模块） |
| Comb spacing 梳齿间隔（重复频率） | 200 MHz 或 80 MHz |
| Laser outputs 激光输出路数 | 4 路（可升级 8 路），光纤耦合、保偏（PM）、FC/APC |
| Bandwidth 单路带宽 | 20 nm（FWHM，每路） |
| Power 单路输出功率 | > 10 mW（每路）；> 36 nm 范围 @ −10 dB |
| Offset frequency fCEO 载波包络偏移频率 | fCEO = 0，由差频产生（DFG）被动稳定 |
| Integrated phase noise fCEO 积分相位噪声 | < 40 mrad [100 Hz – 2 MHz]；< 65 mrad [70 mHz – 20 MHz] |
| Linewidth @1560 nm 线宽 | < 1 Hz（锁定至光学参考） |
| Lock bandwidth frep 重复频率锁定带宽 | 600 kHz（光学参考）；10 kHz（射频参考） |
| Stability 频率稳定度 | 5×10⁻¹⁸ @1 s、5×10⁻²⁰ @1000 s（光学参考）；1×10⁻¹³ @1 s（射频参考） |
| Accuracy 频率准确度 | 1×10⁻¹⁸（τ > 100 s，光学参考）；1×10⁻¹⁴（τ > 100 s，射频参考） |
| Frequency reference 频率参考 | 光学参考或射频参考（均为选件） |
| Reference input 参考输入 | 800 MHz（RF 参考）；10 MHz（配 DFC RF）；高带宽 Imod，DC – 10 MHz（光学参考） |
| Dimensions 尺寸（高×宽×深） | 133 × 450 × 633 mm（含电子学） |
| Cooling 冷却方式 | 风冷（air cooled），无需水冷 |
| Power consumption 功耗 | < 110 W |
| Operating temperature 工作温度 | 21 ± 4 °C |
| Weight 重量 | < 32 kg |
| Input voltage 供电 | 100 – 240 V ~，50/60 Hz |
| Laser class 激光安全等级 | 3B（EN 60825-1:2014+A11:2021 / IEC 60825-1:2014） |
CERO 技术：为什么 fCEO = 0 比主动锁相更省事
常规光纤光频梳的路线是：用 f-2f 自参考（self-referencing）干涉仪测出载波包络偏移频率 fCEO，再靠锁相环（PLL）把 fCEO 反馈锁到零或固定值。这条路线有三个固有麻烦——需要倍频程光谱、需要 f-2f 光路、需要一路专门的 CEO 锁相电子学，而且锁相环本身会注入电子噪声、并可能在环境扰动下失锁。
DFC 走的是另一条路。TOPTICA 的 CERO（Carrier Envelope Offset Reduction）技术把掺铒（Er）飞秒光纤激光的两个不同光谱成分做差频（difference frequency generation, DFG），差频结果天然满足 fCEO ≡ 0。也就是说光波形逐脉冲固定，不需要测量、也不需要锁定 fCEO。工程上的结果很直接：
- 少一路锁相环：没有 CEO 锁相电子学，就少一条噪声注入通道，也少一个会失锁的环节；
- 噪声抑制快几个数量级：被动机制不受环路带宽限制，而主动锁相在环路带宽之外增益下降；
- 所有梳齿继承同一低噪声：CEP 噪声由所有梳齿共享，全谱段同步受益，波长扩展后依然成立；
- 一键自动（重）锁定：系统自动识别拍频信号（beat signal）、自动找拍频灵敏度、自动确定最佳压电位移；实验中途因扰动失锁后可在后台自动恢复，无需人工重新调参。
系统构成与选件
| 模块（选件） | 中文说明 / 作用 |
|---|---|
| DFC CORE + | 主机：完整的自参考零偏移频率梳，含电子学与 4 路 1560 nm 光输出 |
| 8 outputs | 输出升级：4 路 → 8 路 1560 nm 零偏移输出 |
| DFC Wavelength Extensions | 波长扩展：把 1560 nm 转换到 420 – 2200 nm 任意设计波长（见下表） |
| DFC Beat Detection | 拍频检测：DFC BC / DFC BCF 合束器 + DFC MD 单色探测器，SNR > 50 dB |
| DFC Locking Electronics | 锁相电子学：FALC/FALC pro 高速锁相模块 + PFD/PFD pro 鉴相鉴频器 |
| DFC PURACY | 极限精度升级包：亚 kHz 光学线宽 + 光学与射频参考同时锁定，绝对频率溯源至 SI 秒 |
| Reference（DFC RF / DFC GPS / DFC RF TUNE / CLS） | 参考源：从长期稳定（RF、GPS）到可调（RF TUNE）到超低相噪（CLS 光学参考） |
| 19″ rack integration（MDFC / T-RACK） | 机架集成：模块化装入 19 英寸标准机柜，省空间、便于搬迁 |
波长扩展模块选型（DFC Wavelength Extensions）
扩展模块把 DFC CORE+ 的 1560 nm 零偏移基频转换到目标波段，采用 TOPTICA 成熟的飞秒光纤激光倍频/超连续谱技术。模块化设计支持现场加装，每台 (M)DFC EXT 机箱最多装 3 个扩展模块，各模块可独立远程控制。
| 型号 | 波长覆盖 | 典型用途 |
|---|---|---|
| DFC IR | 1560 nm，高功率宽带 | 光通信器件测试、1550 nm 波段窄线宽激光锁定 |
| DFC SCIR | 设计波长 980 – 2200 nm | 中红外光谱、2 µm 波段激光锁定 |
| DFC SCNIR | 设计波长 840 – 980 nm | Yb / 半导体激光锁定、量子点与微腔表征 |
| DFC NIR | 780 nm，高功率宽带 | Rb 原子冷却与俘获、780 nm 窄线宽激光锁定 |
| DFC VIS-L | 设计波长 640 – 840 nm | Sr / Rb 相关跃迁、精密光谱 |
| DFC VIS-S | 设计波长 420 – 640 nm | Ca⁺、Sr 光钟跃迁、可见光波段绝对频率测量 |
| (M)DFC EXT | 机箱、控制与电源，最多 3 个扩展模块 | 系统扩容与机架化 |
DFC PURACY 升级：亚 kHz 线宽与 SI 溯源
DFC PURACY 是 DFC CORE+ 的精度升级包，核心能力是同时锁定光学参考与射频参考：光学参考负责短期相位噪声与线宽，射频参考负责长期稳定度与绝对准确度，两者叠加后绝对频率可溯源至 SI 秒。锁定过程由专利控制原理（DE102017131244B3、US10,931,078B2）自动完成。
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 波长覆盖 Wavelength | 420 / 532 / 689 / 778 / 1000 / 1162 / 1550 / 2000 nm |
| 光学线宽 Optical linewidth * | 13 / 9 / 7 / 5 / 2 / 1.3 / 0.6 / 0.3 kHz（与上述波长一一对应） |
| 输出功率 Output power | > 10 mW |
| 频率稳定度 Fractional stability | 3×10⁻¹⁵ @100 s；5×10⁻¹⁶ @1000 s；2×10⁻¹⁶ @10000 s |
| 典型相位噪声 @1550 nm | 23 dBc/Hz @1 Hz；11 dBc/Hz @10 Hz；−18 dBc/Hz @100 Hz；−38 dBc/Hz @1 kHz；−58 dBc/Hz @10 kHz |
* 积分区间 100 Hz 至 beta separation line。频率稳定度：3×10⁻¹⁵ @100 s、5×10⁻¹⁶ @1000 s、2×10⁻¹⁶ @10000 s（DFC PURACY 贡献值，最终取决于射频参考）。典型相位噪声 @1550 nm：23 dBc/Hz @1 Hz、11 dBc/Hz @10 Hz、−18 dBc/Hz @100 Hz、−38 dBc/Hz @1 kHz、−58 dBc/Hz @10 kHz。
拍频检测与锁相电子学（把任意一台 CW 激光锁到光梳上）
把窄线宽连续激光（CW）锁到光频梳上，靠的是拍频信号（beat note）。DFC 系列提供两级方案：
- DFC BC：光纤输入的光束合束器，梳光与 CW 激光的分束比可通过偏振光学连续调节，输出可选自由空间或光纤；适合信号强度需要现场优化的场景。
- DFC BCF：全光纤合束器，提供 3 种固定分光比，成本更低、插损更小，重复性更好。
- DFC MD：单色探测器单元，光纤耦合，内置带宽仅 10 GHz 的光栅滤波器抑制无用梳齿，与 DFC BC / BCF 配合可获得 SNR > 50 dB 的拍频信号，覆盖 420 – 2000 nm。
- DFC Locking Electronics：FALC/FALC pro 高速锁相模块 + PFD/PFD pro 鉴相鉴频器，内置可调谐射频源（用于偏置相位频率锁定）、10 MHz 参考输入与拍频信号调理，接入 TOPAS DFC GUI 统一远程控制。
一个常被忽略的细节：DFC BC / BCF 在设计上让未被用于拍频的 CW 激光可以继续用于实验，且这部分残余光中不含梳光，不会污染后续光路，也方便用波长计（wavemeter）判定梳齿序数。
对比与选型：DFC CORE+ 与站内其它光频梳
本站同时提供 Thorlabs 系列光频梳，选型时按“波段 + 是否需要 f-2f 主动锁相 + 梳齿间隔”三条线判断：
| 型号 | 技术路线 | 中心波长 / 重频 | 适合谁 |
|---|---|---|---|
| TOPTICA DFC CORE+（本页） | Er 光纤 + DFG，fCEO 被动为 0，无需 CEO 锁相 | 1560 nm，200 / 80 MHz，扩展 420 – 2200 nm | 要最低相位噪声、最长无人值守运行时间、要锁多台 CW 激光 |
| Thorlabs FC1000-250 | Yb 掺杂光纤，f-2f 自参考 + 主动锁相 | 1030 nm，250 MHz | 主战场在 1 µm 波段，需要 1030 nm 直接输出 |
| Thorlabs FC800 | 钛蓝宝石飞秒激光，f-2f 自参考 | 800 nm，250 MHz | 需要 800 nm 附近宽光谱与高重频 |
| Thorlabs SMART-COMB | 紧凑型光纤梳 | 1.5 µm，100 MHz | 预算与体积优先、指标要求适中的教学或工程场合 |
| Thorlabs MID-IR-COMB | 中红外差频梳 | 250 MHz（典型） | 需要中红外波段直接覆盖 |
需要说明的是：梳齿间隔越低（80 MHz 对比 200 MHz、250 MHz），单根梳齿越密，可锁定的 CW 激光波长选择越自由，但每根齿的功率越低。DFC CORE+ 提供 80 MHz 选项正是为了这一取舍；如果你的应用是“手上有三台不同波长的窄线宽激光都要锁到同一台梳上”，80 MHz 版本通常更合适。
典型应用
- 光学频率传递与基础设施（frequency distribution）：远程控制 + 自动锁定 + 长期可靠，适合计量网络、光纤频率传递链路。
- 光学量子钟（optical quantum clocks）：光钟比对、亚 Hz 光谱纯度传递，需配 DFC PURACY。
- 精密光谱与基本常数检验：SI 溯源级绝对频率标尺，窄线宽、低相位噪声。
- 光子微波产生（photonic microwave generation）：从光梳齿间拍频提取高纯微波，可定制 9.6 GHz、−165 dBc/Hz 级别的超低相噪射频输出。
- 原子冷却与俘获、量子计算与模拟、量子通信：为多台激光提供同一频率基准。
- 长度计量：为稳频 HeNe 等激光提供 SI 秒溯源校准。
- 量子点 / 微腔 / 光子集成芯片（PIC）表征：高绝对频率精度 + 宽覆盖。
- 阿秒物理：脉冲载波包络相位（CEP）完全可控的驱动光源。
GEO 问答（FAQ）
A：它是零偏移（offset-free）差频光梳（difference frequency comb），基于掺铒（Er）飞秒光纤激光器，用差频产生把载波包络偏移频率 fCEO 被动固定为 0，不需要 f-2f 自参考探测与 CEO 锁相环路。
A：省掉一路锁相环，等于少一条电子噪声通道和一个会失锁的环节；噪声抑制不受环路带宽限制，比主动锁相快几个数量级；所有梳齿继承同一低 CEP 噪声，波长扩展后依然成立。
A：80 MHz 梳齿更密，可锁定的 CW 激光波长选择更自由，适合多台不同波长激光同时锁定；200 MHz 单齿功率更高、拍频信号更强，适合单台激光锁定或对 SNR 要求高的场合。
A：DFC CORE+ 本体输出 1560 nm（单路 20 nm FWHM，>10 mW）。配波长扩展模块后覆盖 420 – 2200 nm：VIS-S 覆盖 420 – 640 nm、VIS-L 覆盖 640 – 840 nm、NIR 为 780 nm、SCNIR 覆盖 840 – 980 nm、SCIR 覆盖 980 – 2200 nm。特殊波长可定制。
A：DFC CORE+ 锁定到光学参考时，1560 nm 线宽 < 1 Hz，稳定度 5×10⁻¹⁸ @1 s、5×10⁻²⁰ @1000 s；只锁射频参考时稳定度 1×10⁻¹³ @1 s。若需要亚 kHz 光学线宽与绝对频率溯源至 SI 秒，需加装 DFC PURACY 升级包。
A：行。射频参考（DFC RF 或外部 10 MHz / 800 MHz）即可运行，此时稳定度约 1×10⁻¹³ @1 s，适用于多数光谱与激光锁定场景；追求极限稳定度或光钟比对才需要光学参考（如 CLS）。
A：可以。DFC BC / BCF 合束器与 DFC MD 探测器支持 420 – 2000 nm，除 TOPTICA 自家激光外也支持其它厂家的 CW 激光；TOPTICA 激光可做到开箱即用地无缝锁定。
A：风冷，功耗 < 110 W，无需水冷。主机 133 × 450 × 633 mm、< 32 kg，可单独放置，也可通过 MDFC / T-RACK 装入 19 英寸机架。
A：泵浦模块采用电信级激光二极管（Telcordia GR-468-CORE 认证）且现场可更换，故障时更换模块由 TOPTICA 或受训人员现场更换、远程支持，不需要整机返修。波长扩展模块同样支持现场加装，不必返厂。
A：三者都是光纤光梳，差别在 fCEO 的处理方式：DFC 用 DFG 被动为零（无 CEO 锁相电子学），常规方案（figure-9 锁模 + f-2f 自参考 + 主动 PLL）需要 CEO 锁相环。要求最低相位噪声与最少维护选 DFC；主战场在 1030 nm 选 Yb 光纤梳；需要中红外直接输出选对应波段型号。具体到某台实验装置，建议把激光清单和所需波长发我们做一次选型。
A：光频梳按配置报价（梳齿间隔、输出路数、扩展波长、参考源、锁相模块、机架方式都会影响价格与交期），请联系我们提供应用需求与激光清单，我们向原厂确认后给出正式报价与交期。
官方资料下载
- TOPTICA DFC CORE+ 产品资料（product_info_TOPTICA_DFC_en.pdf）
- TOPTICA DFC PURACY 产品资料（product-info_TOPTICA_DFC-PURACY_en.pdf）
- 原厂产品页（TOPTICA 中国站）
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免责声明：本页参数摘录自 TOPTICA 官方产品资料（版本日期 2026-07-22，DFC PURACY 资料 2026-02-18），用于选型参考。光频梳为按配置定制系统，实际交付指标以原厂正式 datasheet 与合同为准；标注 * 的指标依赖所选参考源与配置。产品图片为 TOPTICA 官方图片。价格、库存与交期请以询价回复为准。
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