北京
SParCS芯片用一个适应性强的器件连接光学和微波频率，无需专用光频梳。
研究人员展示了一种基于芯片的光频梳，在关键测试中可与笨重的台式系统相媲美，同时还能让单个器件执行多项测量任务。这是朝着无需GPS即可运行的便携式原子钟和导航系统迈出的一步。
该器件采用了一种名为“自对准参量驱动腔孤子”（SParCS）的新方法。光学频率梳会产生一系列间距精确的光频率，形成一把“尺子”，科学家可用它来测量光学频率，并将其与电子信号关联起来。
来自联合量子研究所（JQI）、美国国家标准与技术研究院（NIST）以及国际合作机构的研究人员对该芯片进行了测试，将每秒振荡数十亿次的微波信号与每秒振荡数百万亿次的光学信号连接起来。
在一次原子钟测试中，该芯片将极其稳定的光学参考信号转换为传统电子设备可读取的微波。它测得原始光学频率——每秒振荡数百万亿次——与预期原子值之间的误差约为每秒10万次振荡。
两束激光对准频率
传统的芯片级频率梳通常将一束激光注入微小的环形谐振器。由此产生的频率梳向两侧延伸，但外侧的“梳齿”可能变得微弱且定义不清，需要额外设备来放大和稳定它们。
SParCS则使用两束不同频率的激光作为频率梳的两端，即“书挡”。额外的频率在它们之间形成。研究人员将这种方法与一种同步技术相结合，使各频率线对齐为单一可用的频率梳。
这解决了该团队2024年首次演示参量驱动腔孤子时的一个问题。那些实验产生了多组相互重叠的频率线，使该器件难以用于实际测量。
双激光设计还使研究人员能够创建跨越一个倍频程的频率梳，也就是说其最高频率大约是最低频率的两倍。这一范围对于确定频率梳的零频偏移至关重要，而零频偏移是精确频率测量所需的校准参数。
研究人员使用相同的微波和光学源，将该芯片与传统的台式频率梳进行了直接比较。在他们的测试限度内，该芯片产生了相同的频率，并且总体上与更大系统的稳定性和噪声性能相当。
一个芯片承担更多任务
该团队还逆转了转换过程，将光学信号的稳定性转移到微波信号中。使用低噪声激光参考，该芯片产生了低噪声微波，这一能力也可使雷达和其他精密测量系统受益。
重要的是，研究人员在不同演示中使用了同一个芯片，只是更换所连接的光源，而不是为每种应用制造专用的微梳。
“作为实验人员，这种新型光学频率梳大大简化了我们的许多工作，”JQI研究科学家、同时与NIST有关联的格雷戈里·穆瓦耶说。“这个系统太容易用了，实际上每个应用只需要一名操作人员。”
研究人员表示，此前的芯片级频率梳实验可能需要数人数周或数月工作才能获得实用结果。他们的实验室现在已将大部分微梳实验转向SParCS，在过去一年中稳定的微梳数量超过此前所有年份总和的10倍以上。
该团队仍计划扩展频率范围，并研究这种方法最终能否仅使用单束激光运行。
该研究发表在《自然》杂志上。
如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
