美国马里兰大学研讨团队研制出一种新式光子芯片。这种光子器材可将单色激光光源被迫转化为红、绿、蓝三色光，无需任何自动控制或重复优化即可安稳作业。这一打破技能为研讨量子核算、高精度频率丈量及光学计量供给了新东西。相关作用发表于新一期《科学》杂志。
传统光子器材虽可捕捉和控制光子，完成光子流的别离、引导、扩大和干与，但功用有限且难以批量安稳出产。与一般棱镜只分化光色不同，芯片如果能直接发生输入光华夏本不存在的新频率，不只节约额定激光器占用的空间和能量，还能发生现在尚不存在的光频率。
研讨人员规划并测试了一种新式芯片，该芯片能可靠地将一种色彩的光（如上图左下角的橙色脉冲所示）转化为多种色彩的光（如右下角从芯片射出的赤色、绿色、蓝色和深灰色脉冲所示）。该芯片由一系列环形结构组成，每个环形结构都是一个谐振器，可使光循环数十万次乃至数百万次，然后保证入射光与芯片之间的相互作用可以使其频率翻倍、三倍乃至四倍。图片来自：美国马里兰大学联合量子研讨所
完成这一功用依靠特别的非线性光－物质相互作用。但非线性效应十分弱小，为增强作用，科学家运用光子谐振器让光在芯片中循环屡次，弱效应叠加即可构成显著作用。不过，单一谐振器生成多种频率仍存在限制。
此前，团队提出运用细小谐振器阵列协同作业的办法，经过数百个微环组成的阵列扩大非线性效应，引导光沿边际传达，并可将脉冲激光转化为多频率光。在最新研讨中，团队发现阵列自身就能进步频率转化的成功率，无需自动调理。试验显现，6块同一晶圆上的芯片在输入规范190THz激光后，均发生二、三、四次谐波光，对应红、绿、蓝三色光。而3块单环芯片即使运用嵌入式加热器，也仅一块在有限条件下发生二次谐波。
团队表明，阵列中小环和“超环”之间的不同循环速度，使光在芯片中更简单满意转化条件，相当于被迫完成匹配。跟着输入光强度添加，芯片还能生成更多频率光，相似此前的多频率光作用。
这一办法对光学计量、频率转化和非线性光学核算中等范畴具有广泛影响，无需自动调理即可高效作业，为芯片光源的多功用、批量化使用供给了新思路。
人民日报社概略关于人民网报社招聘招聘英才广告服务协作加盟版权服务数据服务网站声明网站律师信息维护联络咱们
人 民 网 股 份 有 限 公 司 版 权 所 有 ，未 经 书 面 授 权 禁 止 使 用