微梳可以幫助我們發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系外的行星，并追蹤我們體內(nèi)的新疾病。但目前的微梳效率低下，無(wú)法充分發(fā)揮其潛力。現(xiàn)在，瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的研究人員取得了世界第一的成果，他們的解決方案使微梳的效率提高了10倍。他們的突破為太空和醫(yī)療保健的新發(fā)現(xiàn)開(kāi)辟了道路，并為其他一系列技術(shù)的高性能激光鋪平了道路。

 這項(xiàng)名為“超越孤子微梳的非線性轉(zhuǎn)換效率”的研究已經(jīng)發(fā)表在《自然·光子學(xué)》雜志上。

激光頻率梳可以以革命性的精度測(cè)量頻率，被認(rèn)為是自激光誕生以來(lái)該領(lǐng)域最具顛覆性的技術(shù)進(jìn)步。

圖中展示了兩個(gè)環(huán)是微諧振器

簡(jiǎn)單地說(shuō)，微梳就像一把由光制成的尺子。其原理是基于激光發(fā)射光子，在一個(gè)小腔體內(nèi)循環(huán)，一個(gè)所謂的微諧振器，在那里光被分為廣泛的頻率范圍。這些頻率彼此之間精確地定位，就像尺子上的標(biāo)記。因此，可以創(chuàng)建一種由數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)頻率組成的新光源，就像激光同步發(fā)射一樣。

由于幾乎所有的光學(xué)測(cè)量都與光頻有關(guān)，因此微梳具有廣泛的應(yīng)用——從校準(zhǔn)在尋找外星行星時(shí)測(cè)量空間中光年距離信號(hào)的儀器，到通過(guò)我們呼出的空氣來(lái)識(shí)別和跟蹤我們的健康。

前所未有的效率

到目前為止，微梳的一個(gè)基本問(wèn)題是，它們的效率太低，無(wú)法對(duì)社會(huì)產(chǎn)生更廣泛的技術(shù)影響。激光和微梳之間的轉(zhuǎn)換效率太低，這意味著激光束中只有一小部分能量是可用的。但現(xiàn)在，Chalmers的一個(gè)研究小組已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了一種方法，將微梳激光束的效果提高10倍。

Chalmers的光子學(xué)教授Victor Torres Company說(shuō)：“我們開(kāi)發(fā)了一種新的方法，打破了以前被認(rèn)為是光學(xué)轉(zhuǎn)換效率的基本限制。我們的方法將孤子微梳的激光功率提高了十倍，并將效率從約1%提高到50%以上”。

新方法使用兩個(gè)微諧振器，而不是一個(gè)。它們形成一個(gè)獨(dú)特的集成，其性能大于各部分的總和。其中一個(gè)諧振器使來(lái)自激光的光與另一個(gè)諧振器耦合，這與電子學(xué)中的阻抗匹配非常相似。

Torres Company說(shuō)：“新的微梳具有變革性的潛力，因?yàn)樗鼈兪垢咝阅芗す饧夹g(shù)可用于更多的市場(chǎng)。例如，頻率梳可用于自動(dòng)駕駛的激光雷達(dá)模塊，或GPS衛(wèi)星和環(huán)境傳感無(wú)人機(jī)，或在數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)帶寬密集型人工智能應(yīng)用�！�

這種方法為高性能激光器開(kāi)辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。該技術(shù)最近由該項(xiàng)目的研究人員申請(qǐng)專利。他們已經(jīng)成立了Iloomina AB公司，該公司將把這項(xiàng)技術(shù)推向更廣泛的市場(chǎng)。這項(xiàng)研究是由查爾姆斯理工大學(xué)微技術(shù)和納米科學(xué)系光子學(xué)系的研究人員Oskar B. Helgason、Marcello Girardi、葉志超、雷富川、Jochen SchrOder和Victor Torres公司進(jìn)行的。

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