三年前，加州理工学院的Kerry Vahala和团队推出了一项突破性的光学创新，称为交钥匙频率微梳。该设备展示了涵盖数字通信、精密计时、光谱学和天文学领域的多种应用。
这个小工具建立在硅晶圆上，将一个频率的激光作为输入，并通过均匀地间隔许多单独的频率，将其转换为一串可以持续短至 100 飞秒的脉冲。
现在，加州理工学院信息科学与技术与应用物理学的 Ted 和 Ginger Jenkins 教授兼应用物理和材料科学执行官 Vahala 与他的研究小组成员和加州大学圣巴巴拉分校的 John Bowers 小组合作，在一种称为超低损耗氮化硅的重要新材料中形成短脉冲方面取得了重大进展， 一种由硅和氮组成的化合物。
氮化硅经过细致的纯化程序，以达到极高的纯度，然后沉积成薄膜。
从理论上讲，这种材料可用于制造功率要求非常低的短脉冲微梳器件。不幸的是，色散 - 一种导致光或其他电磁波根据其频率以不同速率传播的特征 - 阻止这种材料正确产生短光脉冲，也称为孤子。由于ULL所谓的法向色散，ULL氮化物波导无法维持微梳操作所需的短暂脉冲。
研究人员开发的新型微梳通过成对产生脉冲来克服ULL氮化物的固有光学限制，正如发布在Nature Photonics上的一篇文章中所述。
由于ULL氮化物的生产工艺与计算机芯片相同，因此这是一个巨大的发展。由于这种类型的制造过程，这些微梳最终可能会包含在各种形状类似于智能手机的便携式小工具中。
典型微梳的最大特征是一个类似于小赛道的微小光学环。孤子在运行时自发形成并在其周围移动。
把环路想象成一个汽车赛道。当它们在赛道上盘旋时，它们不会保持紧密的群体，而是如果某些车辆比其他车辆移动得更快，它们就会分开。同样，当ULL正常分散时，光脉冲会分散在微梳的波导上，使设备无法工作。
该小组想出了一个主意，即建造几条赛道并将它们配对在一起，使它们看起来像一个八字形。在这八条轨道的中间，两条轨道几乎完全平行。
扩展赛道类比，想象两条赛道汇聚到一条直线上。当每条赛道的汽车合并到这个共享区域时，类似于交通拥堵的场景就出现了。与高速公路上两条车道合并为一条车道引起的减速类似，两个微梳的汇合会产生成对的激光脉冲聚集在一起的情况。
这种聚束效应与脉冲的自然分散趋势相反，有效地抵消了它，使微梳发挥最佳功能。
随着额外赛道的增加，这个概念也得到了发展，该团队已经通过生成两组脉冲对来演示了三条赛道将如何运作。根据Vahala的说法，即使在许多连接的赛道或微梳的情况下，这种现象也会持续存在，这为孤子脉冲提供了一种构建相当大的光子电路阵列的方法。
如前所述，用于创建基于互补金属氧化物半导体技术的计算机电路的相同机器也用于构建这些 ULL 微梳。
