片上激光頻率梳——像梳子上的牙齒一樣同時發(fā)射多個頻率或顏色的光的激光器——是一系列應用的有前途的技術(shù)，包括環(huán)境監(jiān)測、光學計算、天文學和計量學。然而，片上頻率梳仍然受到一個嚴重問題的限制——它們并不總是有效的。有幾種方法可以緩解效率問題，但它們都受到權(quán)衡的影響。例如，梳子可以具有高效率或?qū)拵?，但不能兩者兼而有之。多年來，無法設計一種既高效又廣泛的片上激光頻率梳子，這阻礙了研究人員的障礙，并阻礙了這些設備的廣泛商業(yè)化。

現(xiàn)在，來自哈佛大學John A.的一個團隊。保爾森工程與應用科學學院（SEAS）開發(fā)了一種電光頻率梳，其效率是之前最先進版本的100倍，其帶寬是其兩倍以上。

SEAS電氣工程教授、該研究高級作者Marko Lon?ar表示，他們的設備為實用的光頻梳發(fā)生器鋪平了道路，并為新的應用打開了大門。它還為研究光學物理學的新領域提供了一個平臺。

這項研究發(fā)表在《自然光子學》上。

這一進步建立在Lon?ar和他的團隊之前的研究基礎上。

2019年，Lon?ar和他的實驗室演示了第一個可以用微波爐控制的穩(wěn)定的片上頻率梳。這種所謂的電光頻率梳子建立在Lon?ar實驗室開創(chuàng)的鈮酸鋰平臺上，橫跨整個電信帶寬，但效率有限。2021年，該團隊開發(fā)了一種耦合諧振器設備來控制光流，并使用它們來演示片上變頻器——這種設備可以以近100%的效率改變光的顏色。

最新研究應用這兩個概念來解決基于諧振器的電光頻梳的挑戰(zhàn)：效率帶寬權(quán)衡。

“他們證明，通過將這兩種方法——耦合諧振器與電光頻梳相結(jié)合——他們可以在不犧牲帶寬的情況下大大提高效率。事實上，他們實際上提高了帶寬，”

SEAS前博士后研究員、論文共同第一作者Mengjie Yu表示，他們發(fā)現(xiàn)，當將梳子源的性能提高到這個水平時，該設備開始以全新的狀態(tài)運行，將電光頻梳生成過程與更傳統(tǒng)的克爾頻率梳方法相結(jié)合。

Yu目前是南加州大學的助理教授。

這種新梳子可以在高功率下產(chǎn)生超快飛秒脈沖。與高效率和寬帶一起，該設備可用于天文學、光學計算、測距和光學計量學。

該研究由Brandon Buscaino、Neil Sinclair、Di Zhu、Rebecca Cheng、Amirhassan Shams-Ansari、Linbo Shao、Mian Zhang和Joseph M共同撰寫。

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