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Optical Microcomb Device May Result in Improved Telecommunications, Sensors, Clocks

现代通信技术越来越依赖于光在光纤上传输数据。而为互联网提供燃料的高数据率是利用多种频率(颜色)的光实现的,每一种光都携带一部分数据。颜色越多,可以携带的信息就越多。

加州理工学院的一组研究人员,加州大学圣芭芭拉分校和瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)已经开发出一种新的设备,将导致改进光学数据传输和可能的应用程序从通信时间的小型化标准或寻找系外行星。

他们的装置将单一频率的激光转换成均匀间隔的多种不同频率(频率梳)。由此产生的光学频率微梳是由一块硅制成的,其原理与计算机芯片非常相似。它的多种颜色可以代替许多单独的激光器进行数据传输。

例如,有时需要50多个单独的激光器在一根光纤上产生光信号。领导这项研究工作的加州大学圣巴巴拉分校教授约翰·鲍尔斯说,使用50台激光器有很多缺点。它很贵,而且就功率而言效率很低

光学微梳比单个激光器的集合更简单、更小,而且制造成本更低,耗电量更少。

新设备也更容易操作。以前,微梳需要对输入的激光频率和功率进行复杂的控制,才能激活微梳。

"的合著者Kerry Vahala (BS 80, MS 81, PhD 85)说,这种新方法使整个过程就像打开房间的灯一样简单,他是加州理工学院信息科学、技术和应用物理学的Ted和Ginger Jenkins教授,同时也是应用物理和材料科学的执行干事。这是可能的,因为研究人员发现了一个新的物理操作点(功率和频率的结合)的组合激光和微梳系统。"操作点消除了通常需要额外的仪器来激活和控制微梳,合著者、加州理工学院应用物理研究生沈柏强补充道。

该团队利用微梳的简化操作和芯片规模的特性,创建了一个火柴盒大小的多频率光源。该小组也正在研究该来源在通讯以外的其他应用。

《自然》杂志6月18日刊发了一篇描述这种新技术的论文,题为"集成全钥匙孤子微梳,"。除了瓦哈拉和沈,来自加州理工学院的其他合著者还有研究生沈伯强、王鹤鸣和吴略;博士后学者杨启帆(MS '16, PhD '19);还有即将毕业的研究生纪庆欣。其他合著者有加州大学圣巴巴拉分校的林畅、曹翔、谢伟强、郭joel、David Kinghorn和John Bowers;以及瑞士洛桑联邦理工学院的刘俊秋、王瑞宁、何继军、刘天一和Tobias J. Kippenberg (MS & 00, PHD '04)。

这项研究的资金由国防高级研究计划局提供。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.caltech.edu/about/news/optical-microcomb-device-may-result-improved-telecommunications-sensors-clocks