Nature Photonics｜双微环谐振腔引领高性能激光器革命

瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员已经成功提高了光学微梳的效率，使其成为一个高性能激光器，这一突破将在太空科学和医疗保健等领域产生广泛的影响。

图中的两个环是微谐振器，其实现高效微梳的过程中起到了关键作用。

微梳技术的重要性

光学微梳技术具有重大的科学和技术应用潜力。它可以用于高精度频率测量，被认为是自激光器诞生以来最具颠覆性的技术之一。简而言之，微梳就像一把由光制成的尺子，可以精确测量光的频率。

其工作原理基于激光发送光子，这些光子在微谐振器中循环，导致光被分成多种精确的频率。这些频率可以彼此精确定位，就像标尺上的刻度一样。因此，微梳可以创建一个包含数百甚至数千个频率的光源，类似于一致发射的激光束。

由于几乎所有光学测量都与光的频率相关，微梳技术具有广泛的应用领域，从太空科学中用于校准测量光年距离信号的仪器，到医疗保健中通过空气分析追踪健康状况。

解决效率问题的关键突破

然而，以前的微梳技术存在一个根本问题，即其效率较低。光和微梳之间的能量转换效率不高，这导致激光束中只有一小部分功率可用。

研究人员在这一问题上取得了突破性进展。通过使用两个微谐振器，他们成功提高了微梳激光束的功率，将效率从原来的1%左右提高到了超过50%。这一方法利用了两个微谐振器之间的相互作用，其中一个谐振器将来自激光器的光与另一个谐振器耦合，类似于电子电路中的阻抗匹配。

前景和应用

这项研究中描述的方法为高性能激光器的应用开辟了全新的领域，并已获得专利。研究人员还成立了初创公司Iloomina AB，以将这一技术推向更广泛的市场。

新型微梳具有巨大的变革潜力，因为它们使高性能激光技术可供更多市场使用。例如，频率梳可以用于自动驾驶激光雷达模块、GPS卫星和环境传感无人机，以及数据中心中支持带宽密集型人工智能应用程序。这一突破将加速高性能激光技术在各种领域的采用，包括医疗保健和太空科学。