近年来，基于光学频率梳技术所发展出来的一系列具有突破性意义的新实验技术推动着许多科研领域的发展，其已经成为继超短脉冲激光问世之后激光技术领域又一重大突破。双光梳光谱技术(Dual-comb Spectroscopy)是以此为基础出现的具有高灵敏高分辨特性的新光谱探测技术，它采用两台重复频率略有差别且高度互相干的光学频率梳进行外差相干灵敏探测来实现对实验样品频谱的测量，理论上可以对任意频谱范围（极紫外至太赫兹波段）进行高速度、高精度（可以达到原子钟精度）的光谱结构分析。飞秒双光梳精密光谱测量技术已成为很多学科领域研究重要的科研工具，在大气环境实时监测、病理学的高精度诊断、化学反应组分控制等一系列科研和工业产业有着巨大的应用前景。

   基于光谱技术的气体动力学参数精密测量是近年来国际上实际应用领域的主要研究热点，气体流速作为重要参数之一，其精密的测定对环境污染扩散和航空航天推进系统等应用具有重要价值。现阶段依靠气体分子光谱的流速精密测量为主流技术，通常由环境中气体分子谱线或散射信息的精密测量来实现，其测量精度和用途很大程度取决于关键测量光谱仪器的技术水平，现有技术往往存在气体浓度无法确定、采集时间过长和光谱频率精度较低等缺陷。

   近期，实验室李文雪研究员团队在国际上首次提出并成功实验演示了基于高精度双光梳光谱技术的多普勒流速测量仪。双光梳光源应用至流速测量系统中，不仅气体流速可以精密测定，ppm水平的气体含量也可以被灵敏探测，这对探究环境污染分子扩散尤为重要；宽带的光梳光源可以同时测量多种分子多根吸收谱线信息，优化流速测量精度；光梳光源本身的绝对频率精度优势将克服传统光谱技术低频率精度的缺陷，提高测量精度。该团队拥有完全独立自研的光调制双光梳系统 [PhotoniX 1, 7 (2020)]，在可见光至中红外波段可获得0.001-50 kHz刷新率、0.1-30 THz光谱覆盖范围、10-500 MHz光谱分辨率的梳齿可分辨光谱。基于上述高精度宽带光源，团队以C2H2分子为探测媒介，在通讯波段并行测量了该分子P支中多根吸收谱线的多普勒频移，通过建立并行多谱线多普勒分析模型，研究气体流速测量精度与光梳光谱信噪比关系，分别在1 s和15 s测量时间内实现了最大流速为44.87 m/s，测量精度为0.67 m/s (1.5%)和0.19 m/s (0.4%)的高精度流速测量。本流速测量系统采用了对向共线测量结构，如图1所示，增加系统抗环境干扰能力。同时该实验在气体流速为8.72 m/s至44.87 m/s范围内演示了1 Hz刷新率的高精度动态流速监测，如图2所示。相关研究成果发表于Photonics Research 8, 1895 (2020)。

图1. 基于双光梳光谱的多普勒流速测量装置示意图

图2. 1 Hz刷新率的动态流速检测