微梳材料 光學革命性設備

編譯/高晟鈞

近日,來自加州理工學院的研究人員利用超低損耗氮化矽推動了微米級頻率梳技術,透過創新的設計,成功克服了色散的挑戰,有望整合成更具成本效益的緊湊型設備製作流程。

研究人員利用超低損耗氮化矽推動了微米級頻率梳技術,成功克服了色散的挑戰。(圖/截取自 Scitechdaily)

頻率梳技術是什麼?

該設備在矽晶片上製造,當其接收一個頻率的輸入激光時,會將其轉換為一組等間隔、多個不同頻率的脈衝,其長度可短至100 飛秒(千萬億分之一秒)。該脈衝的間隔頻率就像是一把梳子因而得名。

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微梳材料的進展

微梳材料的進展,得益於一種全新材料的開發──超低損耗的氮化矽(簡稱ULL),而這種材料被高度提煉、純化並沉積在薄膜上。由這種材料製成的短脈衝微梳裝置需要以極低的功率運作。然而,不幸的是,由於色散現象,光會因頻率不同而以不同的速度傳播,因此短光脈衝無法在這種材料中正確生成。

克服光學限制

普通微梳技術的特徵是會形成一個光學環路,類似於一個微小的環形跑道,其中孤子會繞著光軌跑動。當色散現象發生時,就像跑道上有數台時速不同的車輛,車速不同的車輛無法保持緊密的狀態運動,意味著脈衝的穩定性被破壞。

該研究團隊的解決方法,是創建多個賽道,將兩個平行軌道彼此配對,形成一個8的相鄰跑道。就像高速公路的閘道會車一樣,當孤子在鄰近的軌道相遇時,會迫使雷射脈衝減速並聚集在一塊。這種聚集會抵消脈衝的擴散,使微米級頻率梳正常運作。

最後,研究團隊成功通過生成成對的脈衝來克服色散現象。而也因為ULL是由普通的電腦晶片技術製造的,因此有朝一日或將能整合到智慧型手機與其他電子設備上。

資寮來源:Scitechdaily

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