混书册成芯片级 780 nm 自打针锁定激光器

加州大学圣塔芭芭拉分校的权衡东谈主员开发出一种结构紧凑、资本便宜的激光器，其性能可与施行室领域的系统失色。 它讹诈铷原子和先进的芯片集成手艺，收场了诸如量子计较、计时和环境传感(包括基于卫星的重力测绘)等应用。

Andrei Isichenko 手捏超高质地的环形谐振器(左)，它不错匡助将商用法布里-珀罗激光二极管(右)发出的"粗"光改换为低线宽激光器。

关于需要超精密原子测量和截至的施行，举例双光子原子钟、冷原子干预仪传感器和量子门，激光器是不可或缺的。 激光器之是以有用，要津在于其光谱纯度，即只放射一种激情或频率的光。 如今，要收场这些应用所需的超低噪声、褂讪的光，必须依赖于用功而不菲的台式激光系统，该系统旨在产生和管束窄光谱范围内的光子。

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然而，若是这些原子应用不祥解脱施行室和台式机的敛迹呢? 这是股东加州大学圣巴巴拉分校工程学磨真金不怕火Daniel Blumenthal施行室权衡的愿景，他的团队正在尽力将这些高精度激光器的性能复制到粗造的手捏设备中。

布卢门撒尔施行室的权衡生权衡员Andrei Isichenko说："这些袖珍激光器将为内容量子系统以及便携式、现场部署和天基量子传感器的激光器提供可延迟的激光惩办决议。这将敌手艺领域产生影响，举例使用中性原子和被困离子的量子计较，以及冷原子量子传感器，举例原子钟和重力仪。"

在Scientific Reports杂志上发表的一篇论文中，Blumenthal、Isichenko和他们的团队先容了芯片级超低线宽自注入锁定780纳米激光器在这一方朝上的发展。 权衡东谈主员暗示，这种约莫洋火盒大小的设备不错比当今的窄线宽 780 nm 激光器施展更好的性能，而制形资本和容纳空间却只好它们的一小部分。

之是以遴荐铷原子行动激光器的开发对象，是因为铷原子具有无人不晓的特点，是各式高精度应用的理念念遴荐。 其 D2 光学改换的褂讪性使其相配得当原子钟;原子的机灵度也使其成为传感器和冷原子物理的热点遴荐。 将激光穿过行动原子基准的铷原子蒸汽，近红外激光就能呈现出褂讪原子改换的特点。

论文的资深作家Blumenthal指出："讹诈原子改换线来套住激光。换句话说，通过将激光锁定在原子改换线上，激光在褂讪性方面或多或少会具有该原子改换的特点。"

然而，花哨的红光并不可制造出精密的激光。 要得回理念念质地的激光，必须去除"杂音"。 Blumenthal 将其描绘为音叉与吉他弦的对比。他讲解说："若是你用音叉敲出一个 C 音，这可能是一个相配竣工的 C 音。"但若是你在吉他上弹出一个 C 音，你就能在其宛转到其他曲调。 一样，激光也可能包含不同的频率(激情)，从而产生稀奇的"曲调"。 为了产生所需的单一频率(在本例中为纯深红色光)，该系统禁受了稀奇的组件来进一步粗略激光。 权衡东谈主员靠近的挑战是将统统这些功能和性能集成到一个芯片上。"

权衡小组纠合使用了市集上销售的法布里-珀罗激光二极管、天下上损耗最低的波导(由布卢门塔尔施行室制造)以及最高质地的因子谐振器，统统这些皆是在氮化硅平台上制造的。 通过这么作念，他们不祥复制用功的台式系统的性能--把柄他们的测试，他们的设备在频率噪声和线宽等要津狡计上比某些台式激光器以及之前报谈的集成激光器进步四个数目级。

Isichenko 讲解说："低线宽值的兴致在于，咱们不错在不就义激光器性能的情况下收场紧凑型激光器。在某些方面，由于收场了全芯片级集成，与传统激光器比拟，性能得到了升迁。 这些线宽有助于咱们更好地与原子系统互动，捣毁激光噪声的孝敬，从而澈底默契原子信号，以反应它们所感知的环境等。"

低线宽就本名目而言，是创记载低的亚赫兹基本线宽和亚千赫积分线宽，迪士尼彩乐园CLY09.vip这标明了激光手艺的褂讪性和克服来自外部和里面杂音的智商。

这项手艺的其他上风还包括资本--它使用的是 50 好意思元的二极管，并禁受了一种具有资本效益且可延迟的制造工艺，这种工艺是讹诈与 CMOS 兼容的晶圆级工艺制造的，它鉴戒了电子芯片制造领域的警戒。这项手艺的见效意味着不错在施行室表里的各面容式部署这些高性能、高精度、低资本的光子集成激光器，包括量子施行、原子计时和感应最隐微的信号，如地球周围重力加快度的变化。

Blumenthal说：“不错把这些仪器放在卫星上，以一定的精度画图地球和地球周围的重力舆图。通过感应地球周围的引力场来测量海平面的上涨、海冰的变化和地震。 ”他补充说，“这种手艺结构紧凑、功耗低、分量轻，'相配得当'在天外中部署。”

发布于：北京市

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