Project RAINBOW：一种全集成全光超快双频 comb 芯片

一列周期性光脉冲产生光频"comb"，由于其等间距频率，可作为光测量的精密标尺。如今，这些脉冲持续时间为百万分之一秒（皮秒/fs），且涉及数十亿个频率（太赫兹），类似于从紫外到红外范围的离散彩虹。这正是许多光学类应用（如原子钟和安全通信）的核心技术。尽管其显著价值，这些技术仍主要局限于研究实验室，因为其复杂、昂贵且耗电。一种有前景的解决方案是使用激光模式锁定技术：一种强迫激光发射短脉冲的技术。虽然已演示出芯片尺寸系统，但该方法在重复率和带宽方面仍缺乏灵活性和性能。本研究提案利用集成光子芯片的工业化，开发首个全集成双频脉冲源，脉冲持续时间为几百皮秒。我们将工程化一种新型开关设备，实现：1）首次演示来自同一激光的两种独立中心频率的模式锁脉冲，2）尺寸适合指甲盖，3）兼容通用晶圆工艺，因而可大规模制造。此类脉冲的持续产生极其复杂，且关于光-物质相互作用的知识在此尺度下仍很少。该芯片将通过一个控制参数发射两个宽带 comb。这些 comb 将具有协同comb特性，并通过一个增益介质相互耦合。因此，我们将创建一种全新超宽带 comb，导致两种子 comb 之间出现前所未有的相位相关性。同时，该设备将显著小于其自由空间对手，更轻、更便宜、更省电，缩小实验室与市场之间的差距。