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2024-05-29 | 科技島

高效率、低成本 新型「一體化」微梳雷射改變消費性電子產品


高效率、低成本 新型「一體化」微梳雷射改變消費性電子產品


光學微梳支撐著從通訊、計量到感測等廣泛應用。然而,在微晶片規模上製造微型頻率梳(Microcomb, 簡稱微梳)卻面臨許多瓶頸,包括孤子(Soliton)的初始化、低功率效能與光梳的可重整性。這也限制了微梳與手機、平板等手持通用電子設備的整合。


編譯/高晟鈞




光學微梳支撐著從通訊、計量到感測等廣泛應用。然而,在微晶片規模上製造微型頻率梳(Microcomb, 簡稱微梳)卻面臨許多瓶頸,包括孤子(Soliton)的初始化、低功率效能與光梳的可重整性。這也限制了微梳與手機、平板等手持通用電子設備的整合。





高效率、低成本 新型「一體化」微梳雷射改變消費性電子產品
研究人員創造了一種採用創新設計的晶片級微梳雷射器,使用戶只需打開電源即可控制光學頻率梳。圖取自 ScitechDaily



對此,來自羅徹斯特大學的研究人員克服了先前的限制,以簡單的設計,為廣泛的用途打開了一扇新的大門。




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什麼是微梳?




光學頻率梳簡單來講就是一種頻率和相位被鎖定的鎖模雷射,在頻率域內建立等間隔的光譜,形象類似梳子的齒牙,而被稱為光學頻率梳(Optical frequency comb),簡稱光頻梳或光梳。




光梳主要分為兩大類:一種是基於鎖模雷射實現的光學頻率梳,另一種則是基於微諧振腔和半導體雷射技術實現的小型化和晶片級光學頻率。光梳技術的經典例子包含了像是遠距離通訊、化學探測器、光學原子鐘與高敏雷達等等。




簡化的方法




由羅徹斯特大學電機與電腦工程系和光學研究所教授林強領導的研究小組創建了一種簡化的獨特方法來解決了微梳整合的難題。




以前的方法通常依賴將單波長雷射注入非線性轉換器,將單個波長轉換為多個波長,形成光梳。然而,這實際上會降低系統的效率。對此,研究團隊放大梳子本身系統內部的所有反饋環路,因此所有波長都會在單個元件內反射和增強。




「一體化」的微梳雷射的降低了功率需求、成本、高可調諧性和操作的複雜性。毫不誇張地說,使用這種方法,你需要做的僅僅是打開電源,就能控制光梳。




儘管實施這些微梳雷射仍然存在障礙,特別是在開發製造技術有限的情況下。但研究人員希望他們的設備可用於電信系統和自動駕駛汽車的光探測和測距(LiDAR)等應用。




資料來源:ScitechDaily



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