理想情况下，光应在紧凑设备如光子芯片中生成，推动量子传感器和光学原子钟的产业化，摆脱实验室笨重光学设备的限制。以往的研究中，微环谐振器成功将单个近红外波长的光转换为其他两个波长，其直径约为人类头发的四分之一，尺寸之小可集成至芯片。然而，实际应用中谐振器尺寸微小偏差可导致输出光波长不精准，制造出符合规格的谐振器并不容易。
为解决这一难题，美国NIST和JQI研究团队成功在微环谐振器表面引入周期性缺陷，高精度地将近红外激光转换为特定波长的可见光。该研究发表在Nature Photonics上，团队负责人Jordan Stone表示，这种引入缺陷的新型微环谐振器能以99.7%的精准度输出特定波长的可见光。他们认为，进一步改进技术可将精准度提升至99.9%，满足光学原子钟等高精度设备需求，这是普通二极管激光器无法达到的。
先前实验已在允许误差范围内实现目标波长，但对于精确计时和量子信息等高精度应用，需要更精准的特定可见光波长。因此，团队通过在微环谐振器上引入周期性波纹实现了准确波长的输出。
输入单一波长转换为输出双波长的原理遵循能量守恒定律。近红外激光的能量通过谐振器转化为两个输出光子的能量，其中一个波长较短(能量较高)为可见光，另一个波长较长(能量较低)。而每个波长需与谐振器允许谐振的波长相对应，就如同音叉的长度决定特定音符一样。
微环谐振器表面的周期性缺陷使得光子在微环中共振并产生新的波长。这种新型微环谐振器可精确控制可见光波长，缺陷像微型反射镜，反射特定波长的光，形成驻波，为光学转换提供了新思路。
