新方法使微型频率梳效率提高10倍

微梳可以帮助我们发现太阳系外的行星，并追踪我们体内的新疾病。但目前的微梳效率低下，无法充分发挥其潜力。现在，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员取得了世界第一的成果，他们的解决方案使微梳的效率提高了10倍。他们的突破为太空和医疗保健的新发现开辟了道路，并为其他一系列技术的高性能激光铺平了道路。

 这项名为“超越孤子微梳的非线性转换效率”的研究已经发表在《自然·光子学》杂志上。

激光频率梳可以以革命性的精度测量频率，被认为是自激光诞生以来该领域最具颠覆性的技术进步。

图中展示了两个环是微谐振器

简单地说，微梳就像一把由光制成的尺子。其原理是基于激光发射光子，在一个小腔体内循环，一个所谓的微谐振器，在那里光被分为广泛的频率范围。这些频率彼此之间精确地定位，就像尺子上的标记。因此，可以创建一种由数百甚至数千个频率组成的新光源，就像激光同步发射一样。

由于几乎所有的光学测量都与光频有关，因此微梳具有广泛的应用——从校准在寻找外星行星时测量空间中光年距离信号的仪器，到通过我们呼出的空气来识别和跟踪我们的健康。

前所未有的效率

到目前为止，微梳的一个基本问题是，它们的效率太低，无法对社会产生更广泛的技术影响。激光和微梳之间的转换效率太低，这意味着激光束中只有一小部分能量是可用的。但现在，Chalmers的一个研究小组已经成功开发了一种方法，将微梳激光束的效果提高10倍。

Chalmers的光子学教授Victor Torres Company说：“我们开发了一种新的方法，打破了以前被认为是光学转换效率的基本限制。我们的方法将孤子微梳的激光功率提高了十倍，并将效率从约1%提高到50%以上”。

新方法使用两个微谐振器，而不是一个。它们形成一个独特的集成，其性能大于各部分的总和。其中一个谐振器使来自激光的光与另一个谐振器耦合，这与电子学中的阻抗匹配非常相似。

Torres Company说：“新的微梳具有变革性的潜力，因为它们使高性能激光技术可用于更多的市场。例如，频率梳可用于自动驾驶的激光雷达模块，或GPS卫星和环境传感无人机，或在数据中心实现带宽密集型人工智能应用。”

这种方法为高性能激光器开辟了全新的应用领域。该技术最近由该项目的研究人员申请专利。他们已经成立了Iloomina AB公司，该公司将把这项技术推向更广泛的市场。这项研究是由查尔姆斯理工大学微技术和纳米科学系光子学系的研究人员Oskar B. Helgason、Marcello Girardi、叶志超、雷富川、Jochen SchrOder和Victor Torres公司进行的。

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