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2021-03-14 12:36 |
微小的新型光子设备可帮助发现系外行星 还可监测健康
微小的光子器件可以用来寻找新的系外行星，监测我们的健康，并使互联网更加节能。来自瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员现在提出了一种可以改变规则的微型梳子，它可以使先进的应用更接近现实。微梳子是一种光子器件，能够在一个被称为微谐振器的微小腔体上产生无数的光频率--颜色。 Gr*r=s
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这些颜色是均匀分布的，所以微梳子的行为就像一把 "光做的尺子"。该装置可用于测量或产生极其精确的频率。 o_Xflz C
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在最近的《自然光子学》杂志上的一篇文章中，八位查尔姆斯的研究人员描述了一种基于两个微谐振器的新型芯片上的微梳子。这种新型微梳是一种相干的、可调谐的、可重复运用的器件，其净转换效率比目前的技术水平高10倍。 3O,+=?VK
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"这些结果之所以重要，是因为它们代表了一种独特的特性组合，在效率、低功耗操作和控制方面，这在该领域是前所未有的，"Chalmers微技术和纳米科学系的博士生、新文章的第一作者óskar Bjarki Helgason说。 "|EM;o
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Chalmers的研究人员并不是第一个在芯片上演示微梳的人，但他们开发的方法克服了该领域几个众所周知的限制。关键因素是使用两个光腔--微谐振器--而不是一个。这种安排带来了独特的物理特性。新开发的微型梳子非常小，可以装在人的头发末端。梳齿之间的缝隙非常大，这为研究人员和工程师提供了巨大的机会。 x-$&g*<
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由于几乎所有的测量都可以与频率联系起来，因此构成的微蜂窝系统提供了广泛的潜在应用。例如，它们可以从根本上降低光通信系统的功耗，在数据中心的互连中，一个芯片级的微蜂窝就可以取代几十个激光器。它们还可以用于自动驾驶车辆的激光雷达，用于测量距离。 5x5@t
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另一个可以利用微梳子的令人振奋的领域是用于校准致力于发现类地外行星的天文观测站中使用的光谱仪。 J?V? R
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极为精确的光学时钟和我们手机的健康监测应用程序是进一步的可能性。通过分析我们呼出的空气的成分，人们有可能在早期阶段诊断疾病。 v[
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"为了使这项技术切实可行，并在实验室之外找到它的用途，我们需要将更多的元素与微共振器共同集成，如激光器、调制器和控制电子装置。这是一个巨大的挑战，可能需要5-10年的时间和工程研究的投资。但我相信，这将会发生。"在查尔姆斯领导该研究项目的Victor Torres Company说。他继续说道 =$u!
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"最有趣的进步和应用是那些我们还没有设想到的。这将有可能通过在同一芯片上拥有多个微蜂窝的可能性来实现。我们可以用几十个微梳子实现什么，而用一个微梳子是做不到的？"
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光微器件