探索宇宙奥秘 · 理性思考
光频梳是精密测量领域的"尺子"。这种激光源发出等间距光谱线，像一把精细的梳子。它支撑了原子钟和高速光通信，还获得2005年诺贝尔物理学奖。
但传统设备体积庞大。科学家一直试图把它缩小到芯片上。哈佛大学工程与应用科学学院（SEAS）的Lončar团队刚刚取得关键突破。他们利用薄膜铌酸锂制造出高效芯片级微梳，成果发表于《Science Advances》。
薄膜铌酸锂是理想材料。这种晶体具有超强的电光调制能力，能用电压精确控制光信号。Lončar团队过去十年开创了这个平台。
但铌酸锂有个"顽疾"：拉曼效应。晶格振动会散射激光，导致输出单色光，无法形成光梳。这就像试图让合唱团唱出阶梯式音阶，但有人一直跑调。
哈佛团队找到解决办法。他们采用X切向铌酸锂晶圆，并设计旋转跑道型谐振器。这种结构能抑制拉曼效应。
这种微梳功率转换效率极高。它能把大部分激光功率转化为梳齿，间距适合芯片级光通信。
更重要的是，生成光梳的谐振器只有毫米大小。它可以与其他光子元件无缝集成。这为下一代光子系统奠定基础。
团队还有意外收获。残余拉曼效应并未破坏光梳，反而与之锁定。这产生了一种更宽的混合微梳。
奥克兰大学的理论模拟证实，这种新光梳在全光谱范围内保持相位相干。它能覆盖传统方法难以触及的光谱波段。
混合微梳特别适用于中红外光谱传感。许多气体和化学物质在该波段有特征吸收。新器件可用于环境监测和化学分析。
此外，毫米级尺寸意味着大规模生产可能。因此成本将大幅降低。
中国科学家在这一领域紧追前沿。南京大学祝世宁、张勇团队在薄膜铌酸锂微梳和量子光源方面取得突破。
浙江大学戴道锌团队深耕铌酸锂光子集成。中山大学蔡鑫伦团队开发了高性能电光调制器。
目前中国在薄膜铌酸锂光子学领域处于并跑阶段。国内研究团队数量快速增长。我们在特定应用场景和工艺优化上有优势。
但平台级原始创新，如Lončar团队的开创性工作，仍主要来自美国。这种格局提醒我们：材料平台的突破往往引领整个领域变革。
这项进展标志着铌酸锂正式成为高性能微梳的实用平台。从抑制"噪声"到利用"噪声"，科学家展现了材料工程的精妙。
光频梳的芯片化进程因此加速。未来我们的手机和传感器里，可能都藏着这样一把"光梳"。
热门跟贴