Only Perception: 發現太空光頻梳李志豪領先

2007-12-23

發現太空光頻梳李志豪領先

葉志雲／台中報導中國時報 2007.12.23

在哈佛大學從事博士後研究的原子光學物理學者李志豪，發現比以「光頻梳」獲得二○○五年諾貝爾物理獎的德國物理學家Theodor Haensch更厲害的「太空光頻梳」，可與天文望遠鏡結合，精確度提高廿到一百倍，將有助於科學家找到外太空適合人類居住的星球，這項研究，獲得很高評價。

李志豪最感驕傲的是，Theodor Haensch提出的光頻梳，無法與天文望遠鏡合作，獲得諾貝爾獎後，雖投入更多的研究經費與人力，繼續努力要突破這項技術，卻被他搶先一步獲致突破性結果。

結合天文望遠鏡精確度大增

卅二歲的李志豪先後自台中一中、台灣大學畢業，二○○五年於美國加州大學柏克萊分校獲得物理學博士學位後，先到麻省理工學院研究一年，二○○六年十月進入哈佛大學史密森太空中心，前半年研究核磁共振影像，接著才針對Theodor Haensch發現的光頻梳系統進一步作研究，終於找到可與天文望遠鏡合作的技術，他命名為「太空光頻梳」。

李志豪透露，以Theodor Haensch為首的歐洲研究團隊，得知他負責的美國團隊亦在作同樣研究，相當緊張，視為主要競爭對手，他的團隊因此加緊努力，所有研究進度皆列為最高機密，不讓對手捷足先登，雙方諜對諜，暗中較勁。

毆美兩團隊較勁投稿搶一步

李志豪說，為了搶得領先地位，他帶領研究團隊日以繼夜作實驗，每周工作時間超過六十個小時，一個月後就有了突破性進展，但仍秘而未宣，先向著名的國際期刊《Nature（自然）雜誌》投稿，目前正在審查中；未料Theodor Haensch本月初到哈佛大學演講，意外得知他的研究成果，保密破功，他只好於本月十日在學校以小型演講方式初次對外透露。

李志豪的指導教授物理學家 Ronald Walsworth 幫他申請專利，並已向美國國家基金會（ＮＳＦ）申請一百到兩百萬美元，準備明年五、六月間把光學電子儀器搬到亞利桑那州的高山上，配合直徑六點五公尺的天文望遠鏡首次實作，以印證他在實驗室的研究成果。

申請專利籌經費明年要實作

李志豪表示，太空光頻梳除可用於尋找適合人類移民的星球外，還可以直接觀察宇宙的膨漲現象；目前雖有證據可以顯示宇宙愈來愈大，但都非直接證據，使用太空光頻梳將可以證明過去提出的模組對或是錯，不過，進展到用於宇宙階段，可能要等到二○○九年以後。

李志豪和目前在亞利桑那州光學中心攻讀醫療影像博士學位的弟弟李志傑，專程自美返台。昨天回到兩人母校台中市育仁小學參加四十周年校慶，校長施麗蘭、副校長林正佑對他的傑出表現都讚不絕口，誇讚他是科學界的「台灣之光」。

※ 光頻梳的英文是 optical frequency comb。簡介如下：

＊ Optical Frequency Combs
http://www.nist.gov/public_affairs/newsfromnist_frequency_combs.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_comb

＊ 2005 年諾貝爾物理獎得主---漢希(T.W. Hansch)與霍爾(J.L. Hall)
http://psroc.phys.ntu.edu.tw/bimonth/v28/15.pdf

這篇文章有介紹。裡面提到：雷射有「頻寬超窄之穩頻雷射」與「頻寬超寬且時間超短之脈衝雷射」兩種，結合二者的優點讓「雷射可以頻寬很寬，又可以很穩定」，就是所謂的「飛秒光頻梳雷射」。而鎖模雷射的每個模的頻率在頻率軸上有序排列，都不會動，如同梳子一樣，因此被稱為光頻梳。Hansch 的實驗室團隊就是想辦法找到拍頻來鎖模。而「光頻梳雷射有一個不方便的地方，必須要有一個絕對頻率已知的穩頻雷射做參考雷射。」Hall 則想出了一個辦法，在不需要參考雷射的情況下，利用所謂的自我參考（self-reference）找到 fn = nfrep + δ 當中的δ值：2fn - f2n = (2nfrep+2δ) - (2nfrep+δ) = δ