緊湊型光電頻率梳為下一代光子學指明道路
在現(xiàn)代光學領域，頻率梳是非常寶貴的工具。這些裝置就像測量光的尺子，使通信、環(huán)境監(jiān)測甚至天體物理學領域取得了突破性進展。但是，制造緊湊高效的頻率梳到現(xiàn)在仍是一項挑戰(zhàn)。 LW<Lg N"L-
1993 年問世的光電頻率梳顯示出通過級聯(lián)相位調(diào)制產(chǎn)生光學頻率梳的前景，但由于其功率要求高、帶寬有限，進展速度放緩。 g (&cq
這導致飛秒激光器和克爾孤子微梳子成為該領域的主導，它們雖然有效，但需要復雜的調(diào)諧和高功率，限制了現(xiàn)場使用。 |<{SSA
不過，最近在薄膜光電集成光子電路方面取得的進展重新激發(fā)了人們對鈮酸鋰等材料的興趣。然而，以較低的功率實現(xiàn)更寬的帶寬仍然是一個挑戰(zhàn)，鈮酸鋰的固有雙折射也為可實現(xiàn)的帶寬設定了上限。 UuIjtqW
現(xiàn)在，洛桑聯(lián)邦理工學院（EPFL）、科羅拉多礦業(yè)學院和中國科學院的科學家們通過在新開發(fā)的鉭酸鋰平臺上結合微波和光路設計，解決了這一難題。與鈮酸鋰相比，鉭酸鋰的本征雙折射降低了 17 倍。 4u5j
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這項研究成果發(fā)表在《自然》雜志上。 C1 -U2 @
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集成混合光電頻率梳發(fā)生器�？稍谛∮�1平方厘米的平面內(nèi)生成2000多條梳狀線，覆蓋450nm光譜。 v/ry" W
在 Tobias J. Kippenberg 教授的領導下，研究人員開發(fā)出一種電光頻率梳狀發(fā)生器，實現(xiàn)了前所未有的 450 nm 光譜覆蓋范圍，梳狀線超過 2,000 條。與以前的設計相比，這一突破擴大了設備的帶寬，并將微波功率需求降低了近 20 倍。 8O^x~[sQ
研究小組引入了一種 “集成三重諧振 ”架構，在這種架構中，三個相互作用的場--兩個光學場和一個微波場--和諧共振。這是通過一種將單片微波電路與光子元件集成在一起的新型協(xié)同設計系統(tǒng)實現(xiàn)的。 1sXCu|\q
通過在鉭酸鋰光子集成電路上嵌入分布式共面波導諧振器，研究小組顯著提高了微波約束和能量效率。 wiI@DJ>E
利用鉭酸鋰較低的雙折射特性，該裝置的尺寸非常小巧，僅占 1x1 平方厘米的空間。這最大限度地減少了光波之間的干擾，從而實現(xiàn)了平滑一致的梳狀頻率生成。此外，該裝置使用一個簡單、自由運行的分布式反饋激光二極管進行操作，因此比同類的克爾孤子裝置更易于使用。 5]i#l3")
新型梳狀信號發(fā)生器的超寬帶跨度（覆蓋 450 納米）超過了當前電光梳狀頻率技術的極限。它能在 90% 的自由光譜范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，無需復雜的調(diào)諧機制。這種穩(wěn)定性和簡易性為實際的現(xiàn)場部署應用打開了大門。 EP38Ho =[
這種新設備可以說是光子學界的一次范式轉變。憑借其堅固的設計和緊湊的占地面積，它可以影響機器人等領域，因為在這些領域，精確的激光測距至關重要；還可以影響環(huán)境監(jiān)測等領域，因為在這些領域，精確的氣體傳感至關重要。 R,T
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