连续激光可转化为“光梳” 将用于新式传感器

根据美国物理学家网络最近的一份报告，来自普渡大学和国家标准与技术研究所(NIST)的科学家已经联合开发了一种微环高频装置，可以将连续激光转换成大量超短脉冲。该设备足够小，可以安装在计算机芯片上，有望用于先进的传感器、通信系统和实验室设备。他们开发的“微环谐振器”大约有80微米宽(类似于人发丝)，由氮化硅制成(与电子设备中广泛使用的硅材料兼容)。

普渡大学电子与计算机工程学院的安德鲁·维尼教授解释说，连续波激光器，即单频激光器，是一种非常普通的激光器，可以发射恒定强度的激光。它发射的红外光通过光纤进入芯片，然后通过波导被导入微环器件，并被转换成具有多个频率的高频脉冲，频率范围为每秒几千亿次。这些不同频率的高频脉冲被称为“梳状线”，因为当它们以某种模式出现时，它们就像梳子上的齿。

温妮说，微环光学梳形发生器可以与锁模激光器相媲美，锁模激光器可以产生多个频率和短脉冲，但微环器件的优点是非常紧凑。

激光将在微环中遇到“非线性相互作用”，产生一个新频率的光梳，该光梳可以通过另一根光纤从器件中发出。科学家说:“对于光学梳的产生来说，这种非线性是非常关键的。利用非线性，我们可以获得许多频率的光学梳，包括光源的频率，其余的是微环中产生的新频率。”

科学家们希望通过精确控制光学梳的频率，能够有效检测有害物质或污染物的先进光学传感器，用于实验室研究的超灵敏分光镜，以及能够传输大量信息的基于光子学的通信系统能够被制造出来。这种光学系统不仅能传输更高质量的信息，还能增加带宽。此外，这种光梳技术还可用于新一代高带宽电子信号，并可应用于无线通信和雷达领域。

尽管其他研究小组以前已经演示过这种光梳产生技术，但最新的研究首次使用“光任意波形技术”来处理这些频率。温妮是“光学任意波形技术”领域的领导者。科学家可以控制每条谱线的振幅和相位(光谱镊子或分光计在焦平面上捕获的窄图案)，从而认识到有两种类型的光学梳——“高相干性”和“部分相干性”，这为研究这一过程的物理原理开辟了新的方向。

科学家们表示，接下来，他们希望提取单个光梳线的相位，为研究光梳产生过程的物理原理提供线索，并希望生产出具有正确频率的商用设备。