微梳是一种小型光子器件，它可以帮助提高互联网的能源效率、监测我们的健康状况，甚至发现新的类地系外行星。瑞典研究人员开发出一种独特的、颠覆性的微梳，有望使这些先进的应用更近一步。

什么是微梳？

频率梳是一种独特的激光源，其发射光谱由一系列离散的、等距的频率线组成。它的工作原理类似于一把由光构成的尺子；标记器设置了从紫外到中红外的电磁波谱中的频率尺度，每个标记器的位置都与一个已知的参考点相关联。

微梳的工作原理与此类似，它通过将激光发送到一个称为微谐振器的小型光学腔体，以惊人的速度产生重复的光脉冲。与频率梳一样，颜色（或光频率）的间隔相等，因此微梳就像一把光尺，可以用来极其精确地测量或产生频率。

标记之间的频率间隔比频率梳中的间隔更大，使其成为光子集成技术和许多其他新应用的理想选择，包括光纤通信系统的光源或产生纯微波电磁辐射。

独特的增强功能

瑞典查尔姆斯理工大学研发的增强型微梳的不同之处在于，它采用了两个微谐振器，而不是一个。这些微谐振器相互作用，就像原子结合在一起时一样，形成具有独特物理特性的光子分子。

这种改变游戏规则的微梳——位于芯片上，非常小，可以放在人类头发的末端——克服了该领域许多众所周知的限制，生产出一种易于理解、可调和可重复的设备，其净转换效率比现有技术高出十倍。

查尔姆斯大学微技术与纳米科学系博士生、《自然光子学》杂志发表论文的主要作者Óskar Bjarki Helgason 表示：“这些结果之所以重要，是因为它们代表了效率、低功耗操作和控制方面的独特特性组合，这些特性在该领域是前所未有的。 ”

一切都与间距有关

梳齿之间的间隙非常宽，而且由于几乎所有测量结果都与频率相关，研究人员和工程师有机会将其应用于众多领域。通过在数据中心互连中用单个芯片级微梳取代多个激光器，他们可以大幅降低光通信系统的功耗。

其他用途包括使用激光雷达测量自动驾驶汽车的距离，或校准用于寻找类地系外行星的天文台的光谱仪。微梳还可以用于分析呼出气体成分，帮助早期诊断疾病，也可用于手机上的健康监测应用程序或高精度光学时钟。

然而，微梳的实际应用还有一段距离：“要使该技术实用并在实验室之外得到应用，我们需要将其他元素与微谐振器集成在一起，例如激光器、调制器和控制电子设备，”该项目副教授兼研究负责人 Victor Torres Company 解释道。

他将此描述为一个巨大的挑战，需要再花五到十年的时间以及对工程研究的投资：“但我相信这会发生，”他说道，并补充说，最有趣的进步和应用是我们尚未想到的。

“这很可能通过在同一芯片上安装多个微梳来实现。用几十个微梳我们能实现哪些用一个微梳无法实现的功能？”