在一个似乎来自科幻小说中的突破性研究中，斯坦福大学的研究人员引入了一类新的光学频率梳，可以彻底改变从精密测量到电信等广泛的技术。这款微梳（microcomb）设备被称为频率调制光学参数振荡器（ frequency-modulated optical parametric oscillator，FM-OPO），以其卓越的效率、宽带宽和操作简单而脱颖而出。
二十多年来，光学频率梳（Optical frequency combs）在多个频率均匀间隔下产生光，在精密测量领域一直至关重要。然而，尽管传统光梳在计时和分子光谱等领域应用非常宝贵，但传统光梳因其尺寸、成本和能耗而受到阻碍，将其使用限制在专门的实验室。
斯坦福大学新推出的FM-OPO微梳，在3月7日发表在《自然》杂志上的研究文章中进行了详细说明，有望克服这些障碍。通过在集成设备中巧妙地结合电光学和参数放大，研究人员实现了以类似于频率调制激光器的方式运行的微梳，避开了脉冲形成的需求——这是现有技术的共同局限性。
效率和带宽超越预期
斯坦福团队的创造与众不同之处在于其惊人的效率和光谱覆盖率。FM-OPO拥有超过93%的内部泵到梳转换效率（internal pump-to-comb conversion efficiency），在外耦合模式下效率为34%，以及在超过1 THz的约200种模式上近乎平顶的光谱分布。这代表了与以前的微梳技术相比的重大飞跃，这些技术经常努力平衡效率和宽带宽能力。
与受损耗限制的电光梳子不同，FM-OPO的带宽由腔分散决定，允许以最小的射频调制功率生成宽带宽的光梳。这一进步不仅增强了设备在各种应用程序中的实用性，还简化了其操作动态。
创新平台
FM-OPO微梳的潜在应用既多样又有影响。在计量学中，该设备可能导致更精确的原子钟，突破时间和频率标准的界限。它在光谱学方面的能力可以增强我们监测环境污染物或通过非侵入性手段诊断疾病的能力。
电信行业也将从这项技术中受益匪浅。通过将FM-OPO微梳集成到光通信系统中，我们可以看到数据传输速率大幅提高，支持对高速互联网和强大数据服务日益增长的需求。
此外，FM-OPO的精度和效率使其成为先进传感技术的理想候选者，包括用于自动驾驶车辆和环 境监测的激光雷达系统。其广泛的运行带宽和高效率也可以刺激光学计算和量子信息处理的创新，预报更快、更节能的计算系统的新时代。
材料创新和未来前景
FM-OPO成功的核心是它使用薄膜铌酸锂进行构造，这种材料因其有利的非线性光学性能而选择。这种选择支撑了该设备的高效率和宽带宽，展示了材料创新在推进光学技术中的重要性。
随着斯坦福团队展望未来，FM-OPO微梳的承诺超出了实验室。随着进一步的发展，这项技术可以集成到日常设备中，将精密测量工具带入我们的手掌中。无论是个人健康监测、环境传感还是加强我们的通信网络，FM-OPO微梳都准备对我们的世界产生深远的影响。
