瑞士國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助的研究人員做出了一個(gè)基于芯片的小型設(shè)備，這種設(shè)備可以產(chǎn)生頻率間隔具有梳狀形式的激光信號(hào)。他們的這項(xiàng)研究工作可以應(yīng)用在電信行業(yè)和化學(xué)分析上。
在一般情況下，光、水波從它們的來(lái)源開(kāi)始，隨著它們自身的移動(dòng)距離越遠(yuǎn)都會(huì)變得伸展并最終會(huì)消散。然而，有一種類(lèi)型的波，當(dāng)這種波傳播時(shí)它會(huì)一直維持著其形狀：孤子。
由瑞士國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(SNSF)資助的研究人員已經(jīng)成功采用微諧振腔產(chǎn)生光孤子，也就是可以保留形狀的光波。光孤子包含一系列頻率間隔嚴(yán)格相等的頻率梳，因?yàn)樗?lèi)似于日常用的梳子的齒之間間距。
為了產(chǎn)生孤子，研究人員在洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院和位于莫斯科的俄羅斯量子中心已經(jīng)使用微諧振腔。“這些微小的環(huán)狀結(jié)構(gòu)是由很細(xì)的氮化硅制成，” 洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的組長(zhǎng)托拜厄斯基彭貝格解釋說(shuō)。“它們是能夠存儲(chǔ)幾納秒耦合到其中的激光。這一段時(shí)間是足以使光在諧振腔中循環(huán)幾千次并聚集，大大增加了光的強(qiáng)度。“微諧振腔和光之間的相互作用變?yōu)榉蔷€(xiàn)性的。這樣通常的連續(xù)光激光，被轉(zhuǎn)換成超短脈沖：孤子。
通過(guò)調(diào)整微諧振腔的參數(shù)，EPFL的研究者還設(shè)法產(chǎn)生一種所謂的孤子切倫科夫輻射。這就擴(kuò)大了頻譜：頻率梳就會(huì)包含更大數(shù)量的梳齒。這篇發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的文章，其研究結(jié)果創(chuàng)下這種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的新的記錄?，F(xiàn)在，產(chǎn)生的頻率與激光的頻率相比，頻率延伸超過(guò)三分之二個(gè)倍頻程。
“這些結(jié)果代表了將來(lái)對(duì)于需要多個(gè)頻率相隔很遠(yuǎn)的光的應(yīng)用有了很好的前景” 基彭貝格說(shuō)。在光通信中，單個(gè)激光就可足以產(chǎn)生一系列單獨(dú)的頻率，分別攜帶不同的信息?；瘜W(xué)光譜學(xué)和原子計(jì)時(shí)也是其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域。 “我們已經(jīng)申請(qǐng)了專(zhuān)利，因?yàn)檫@將會(huì)有潛在的進(jìn)一步的技術(shù)發(fā)展，” 基彭貝格說(shuō)。
頻率梳，是由西奧多漢施和約翰·霍爾團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的，這也為他們?cè)?005年贏(yíng)得了諾貝爾物理獎(jiǎng)，且一般都采用非常大的激光器產(chǎn)生的。“利用小芯片產(chǎn)生光學(xué)頻率梳的這種能力代表了一個(gè)有趣的未來(lái)發(fā)展，將使它們更加人性化，”托拜厄斯基彭貝格說(shuō)。
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