芯片级光学“卷尺”问世，有望变革移动计时并增强国家安全

美国国家标准与技术研究院的研究人员及其合作者展示了一种生成微型光学“卷尺”的新方法。与以往设计不同，这种器件无需连接笨重的实验室设备，就能完成高质量的光学测量。新器件有望推动超精密移动计时的变革，进而在GPS不可用或遭到干扰时，为无人机、汽车、潜艇等交通工具提供关键的导航信号。这类微型仪器被称为芯片频率梳，能够产生一系列精确且等间距分布的颜色，如同尺子上的刻度，可以极高的精度测量光的频率。微梳在晶圆上制造，每片晶圆包含400多个芯片，每个芯片最多容纳300个微小的环形谐振器，构成这项微梳技术的核心。频率梳是光学原子钟的关键部件，而光学原子钟可产生极其精确的计时信号。移动式光学原子钟除计时外还有诸多用途，例如军事导航以及石油、天然气和矿产勘探。在研究方法上，美国国家标准与技术研究院与马里兰大学合作建立的联合量子研究所的科学家，将两台激光器发出的光送入一个被称为微谐振器的微小环形结构中循环传播，光与自身相互作用，从而产生频率梳上等间距的“刻度”。这一技术避开了以往单激光器方法的一个难题，即需要额外的高功耗设备才能产生稳定、高质量的刻度。