激光网3月14日消息，斯坦福大学研究人员开发的微梳子可以为在日常电子产品中广泛采用提供基础。频率梳装置体积小、节能、精度高。随着进一步的发展，该团队设想在手持式医疗诊断设备和广泛的温室气体监测传感器中的应用。
自开发以来，频率梳已被用于高精度测量应用，例如计时和光谱学。然而，该技术需要笨重、昂贵且耗电的设备，这限制了它们在实验室环境中的使用。
研究人员找到了解决这些问题的方法，将两种不同的方法集成到一个简单、易于生产的微芯片式平台中。
“我们的频率梳的结构将新兴微梳技术的最佳元素整合到一个设备中，”Amir Safavi-Naeini实验室的博士后学者Hubert Stokowski说，他是该研究的主要作者。“我们可以潜在地扩展我们的新频率微梳，以获得紧凑、低功耗和廉价的设备，这些设备几乎可以部署在任何地方。”
这种新器件称为集成调频光参量振荡器。顾名思义，它结合了两种策略来创建构成频率梳的频率范围。一种称为光学参量振荡的策略涉及在晶体介质内反射激光束，其中产生的光将自身组织成相干、稳定的波脉冲。第二种策略的重点是将激光送入腔体，然后调制光的相位，最终产生类似于光脉冲的频率重复。这两种策略没有得到广泛使用，因为它们都存在缺点，例如能源效率低下、对光学参数的调整有限以及光学带宽欠佳，其中梳状线随着与梳子中心的距离增加而消失。研究人员使用薄膜铌酸锂光学电路平台应对了这一挑战。
“铌酸锂具有硅所没有的某些特性，如果没有它，我们就无法制造出我们的微梳设备，”Safavi-Naeini说。
与硅相比，铌酸锂具有一定的优势。其中包括非线性，其中不同颜色的光束可以相互作用以产生新的波长，以及与广泛波长范围的兼容性。
该团队将集成铌酸锂作为频梳的核心，将光学参量放大和相位调制策略的元素结合在一起。通过新方法，梳子被证明可以产生连续输出而不是光脉冲，使研究人员能够将所需的输入功率降低近一个数量级。
该设备还产生了一个方便的“扁平”梳子，这意味着波长离光谱中心较远的梳状线的强度不会减弱。这在测量应用中提供了更高的精度和更广泛的实用性。
“虽然我们有一些直觉，我们会得到类似梳子的行为，但我们并没有真正尝试制造这种类型的梳子，我们花了几个月的时间来开发解释其主要特性的模拟和理论，”Safavi-Naeini说。
经过进一步珩磨的新型微梳应该可以很容易地在传统的微芯片代工厂制造，具有许多实际应用，如传感、光谱学、医疗诊断、光纤通信和可穿戴健康监测设备。
