1月22日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員歐欣團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國科羅拉多大學(xué)教授Gabriel Santamaria Botello、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院教授Tobias J. Kippenberg團(tuán)隊(duì)，在基于絕緣體上鉭酸鋰單晶薄膜的電光頻率梳芯片研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以Ultrabroadband integrated electro-optic frequency comb in lithium tantalate為題，發(fā)表在《自然》（Nature）上。

光學(xué)頻率梳技術(shù)在精密測量、微波合成和天文光譜觀測等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。早期的光頻梳系統(tǒng)體積大且成本昂貴。當(dāng)前的研究前沿之一在于如何將這一技術(shù)在芯片尺度上實(shí)現(xiàn)，從而推動更廣泛的應(yīng)用。借助晶體的電光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)微波驅(qū)動的光頻拓展是集成光頻梳的主要技術(shù)方案之一，但由于傳統(tǒng)電光材料存在雙折射過強(qiáng)以及傳統(tǒng)的微波電路設(shè)計(jì)能量利用率低的問題，導(dǎo)致集成電光頻率梳光譜帶寬較低，限制了這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

該研究基于上海微系統(tǒng)所和瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院前期共同構(gòu)建的鉭酸鋰集成光子材料與工藝技術(shù)，挖掘了鉭酸鋰在低雙折射效應(yīng)特性方面的優(yōu)勢，并結(jié)合微波諧振電路的設(shè)計(jì)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了跨度超過450nm、譜線超過2000條的集成電光頻率梳。與傳統(tǒng)技術(shù)對比，鉭酸鋰電光頻率梳將器件縮小至1cm²以內(nèi)，并將譜寬拓展了4倍、功效提升了16倍。同時(shí)，研究證明了鉭酸鋰電光頻率梳的啟鑰式開啟，具有大范圍的穩(wěn)定可調(diào)性能。

超寬譜的鉭酸鋰電光頻率梳下一代芯片級的多光源相干通信、芯片級光譜學(xué)和超低噪聲毫米波合成為未來的相關(guān)研究提供了良好平臺。

論文鏈接

超寬譜的鉭酸鋰電光頻率梳芯片及器件結(jié)構(gòu)圖（上）、450nm譜寬表征結(jié)果（中）、穩(wěn)定可調(diào)的啟鑰式鉭酸鋰電光頻率梳（下）