光學(xué)標(biāo)尺的新設(shè)計可能會革新鐘表望遠(yuǎn)鏡等

　　正如可以使用具有數(shù)百個刻度線的量尺來高精度地測量距離一樣，一種被稱為激光頻率梳的設(shè)備具有數(shù)百個均勻間隔且清晰定義的頻率，可以用來測量光波的顏色。非常精確。

　　這些梳子的微型版本小得足以裝在芯片上，因此得名，因為它們的一組均勻間隔的頻率類似于梳子的齒，從而使新一代原子鐘成為可能，從而大大增加了通過的信號數(shù)量光纖，以及在星光下辨別微小頻率變化的能力，這暗示著看不見的行星的存在。這些基于芯片的“微梳”的最新版本是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)和加利福尼亞大學(xué)圣塔芭芭拉分校(UCSB)的研究人員創(chuàng)建的，有望通過改進(jìn)和改進(jìn)測量時間和頻率測量擴(kuò)展這些微型設(shè)備的功能。

　　在這些頻率微梳的核心處有一個光學(xué)微諧振器，這是一個圍繞人發(fā)寬度的環(huán)形裝置，來自外部激光的光在其中繞行數(shù)千次，直到形成高強(qiáng)度。通常由玻璃或氮化硅制成的微梳通常需要用于外部激光的放大器，這會使梳子復(fù)雜，麻煩且生產(chǎn)成本高。

　　NIST的科學(xué)家及其UCSB合作者已經(jīng)證明，由半導(dǎo)體鋁砷化鎵制成的微梳具有兩個必不可少的特性，這使它們特別有希望。新的梳子以低功率工作，因此不需要放大器，并且可以操縱它們以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的一組頻率-正是使用微芯片梳子作為靈敏工具來以極高的精度測量頻率所需要的。(這項研究是NIST芯片計劃的一部分。)

　　NIST科學(xué)家Gregory Moille說，新開發(fā)的微梳技術(shù)可以幫助工程師和科學(xué)家在實驗室外進(jìn)行精確的光頻率測量。另外，可以通過類似于已經(jīng)用于制造微電子技術(shù)的納米制造技術(shù)來大量生產(chǎn)微梳。

　　UCSB的研究人員領(lǐng)導(dǎo)了早期的工作，研究了由砷化鋁鎵構(gòu)成的微諧振器。由這些微諧振器制成的頻率梳僅需要由其他材料制成的設(shè)備的功率的一百分之一。但是，科學(xué)家們無法證明其關(guān)鍵特性-由這種半導(dǎo)體制成的微諧振器可以產(chǎn)生一組離散的，不變的或高度穩(wěn)定的頻率。

　　NIST團(tuán)隊通過將微諧振器放置在定制的低溫設(shè)備中來解決該問題，該設(shè)備使研究人員能夠在比絕對零值低4度的溫度下探測該設(shè)備。低溫實驗表明，激光產(chǎn)生的熱量與微諧振器中循環(huán)的光之間的相互作用是阻止設(shè)備產(chǎn)生成功運行所需的高度穩(wěn)定頻率的唯一且唯一的障礙。

　　在低溫下，研究小組證明了它可以達(dá)到所謂的孤子狀態(tài)-在這種狀態(tài)下，不會改變形狀，頻率或速度的單個光脈沖在微諧振器內(nèi)循環(huán)。研究人員在六月出版的《激光與光子學(xué)評論》中描述了他們的工作。

　　對于這樣的孤子，頻率梳的所有齒彼此同相，因此它們可用作尺子，以測量光學(xué)時鐘，頻率合成或基于激光的距離測量中使用的頻率。

　　盡管一些最近開發(fā)的低溫系統(tǒng)足夠小，可以在實驗室外與新的微梳一起使用，但最終目標(biāo)是在室溫下操作該設(shè)備。新發(fā)現(xiàn)表明，科學(xué)家將不得不淬火或完全避免過度加熱以達(dá)到室溫運行。