俄羅斯和瑞士科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出特殊環(huán)形諧振器中控制光的行為的新技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能夠創(chuàng)建高精度緊湊分析儀和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，科學(xué)家將研究文章發(fā)表在《自然物理》雜志（Nature Physics）之上。
“為什么我們需要這種設(shè)備呢？試想一下，一對(duì)這樣的芯片將嵌入你的三星Galaxy 15手機(jī)。你對(duì)著它呼氣，它就會(huì)告訴你得了什么病以及你呼吸的空氣成分”，莫斯科俄羅斯量子中心科學(xué)主任兼莫斯科大學(xué)教授米哈伊爾·戈羅杰茨基指出。
2016年年初，米哈伊爾·戈羅杰茨基及其同事推出了一個(gè)緊湊型設(shè)備，光子芯片產(chǎn)生的激光束具有類似梳狀的不尋常光譜，通常這種復(fù)雜、笨重且昂貴的系統(tǒng)適用于激光器。
“我們發(fā)現(xiàn)，即使是在一個(gè)非常小的光學(xué)諧振器中都可以自發(fā)發(fā)出非常穩(wěn)定的脈沖，通過(guò)改建其中一個(gè)激光器來(lái)控制脈沖。同時(shí)，我們可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)其屬性，這非常便捷并且增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性”，科學(xué)家解釋道。
據(jù)物理學(xué)家介紹，其科學(xué)家小組研發(fā)的這項(xiàng)技術(shù)將這一設(shè)備縮小10萬(wàn)倍——科學(xué)家指出，這種類型的古典設(shè)備像電表箱一樣大小，而其緊湊諧振器的體積卻小于1立方厘米。
令科學(xué)家和工程師感興趣的是，這種梳狀光譜能從射頻光譜將信號(hào)轉(zhuǎn)換到光學(xué)范圍，反之亦然，這將有助于將GPS接收器、鐘表、光譜儀和天文儀器的精度提高數(shù)倍。通過(guò)激光器的幫助創(chuàng)建了光學(xué)的頻率梳技術(shù)，約翰·霍爾和特奧多爾·亨施共同被授予了2005年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
這一設(shè)備的基體就是所謂的微諧振腔，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是由透明材料氮化硅或氟化鎂組成的圓形磁盤或圓圈，其中光束按照?qǐng)A圈移動(dòng)，再?gòu)钠鋫?cè)壁反射。在一定條件下，連續(xù)波轉(zhuǎn)換成一組非常短的脈沖——給出穩(wěn)定梳光譜的孤立波。
戈羅杰茨基指出，國(guó)際科學(xué)小組利用無(wú)線電工程中使用的技術(shù)，已經(jīng)成功改善這種裝置的操作，學(xué)習(xí)監(jiān)控內(nèi)部光脈沖的行為，并控制它們的運(yùn)動(dòng)。
這使俄羅斯和瑞士科學(xué)家在避免無(wú)限光環(huán)脈沖運(yùn)動(dòng)干涉的同時(shí)，達(dá)到了非常高的信號(hào)頻率。俄羅斯量子中心已經(jīng)學(xué)會(huì)制作高質(zhì)晶體微諧振腔。瑞士科學(xué)家已經(jīng)使用了這些微諧振腔，并給予了非常高的評(píng)價(jià)。
除化學(xué)分析之外，這樣的光學(xué)頻率梳技術(shù)及其生產(chǎn)的諧振器可以用來(lái)創(chuàng)建軌道觀測(cè)臺(tái)和其他衛(wèi)星緊湊儀器，因?yàn)槠渌l(wèi)星的尺寸和能量需求無(wú)法安裝普通的激光裝置。
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