微小的光子器件可以用來尋找新的系外行星，監測我們的健康，並使互聯網更加節能。來自瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員現在提出了一種可以改變規則的微型梳子，它可以使先進的應用更接近現實。微梳子是一種光子器件，能夠在一個被稱為微諧振器的微小腔體上產生無數的光頻率–顏色。

這些顏色是均勻分佈的，所以微梳子的行為就像一把”光做的尺子”。該裝置可用於測量或產生極其精確的頻率。

在最近的《自然光子學》雜誌上的一篇文章中，八位查爾姆斯的研究人員描述了一種基於兩個微諧振器的新型芯片上的微梳子。這種新型微梳是一種相干的、可調諧的、可重複運用的器件，其淨轉換效率比目前的技術水平高10倍。

“這些結果之所以重要，是因為它們代表了一種獨特的特性組合，在效率、低功耗操作和控制方面，這在該領域是前所未有的，”Chalmers微技術和納米科學系的博士生、新文章的第一作者Óskar Bjarki Helgason說。

Chalmers的研究人員並不是第一個在芯片上演示微梳的人，但他們開發的方法克服了該領域幾個眾所周知的限制。關鍵因素是使用兩個光腔–微諧振器–而不是一個。這種安排帶來了獨特的物理特性。新開發的微型梳子非常小，可以裝在人的頭髮末端。梳齒之間的縫隙非常大，這為研究人員和工程師提供了巨大的機會。

由於幾乎所有的測量都可以與頻率聯繫起來，因此構成的微蜂窩系統提供了廣泛的潛在應用。例如，它們可以從根本上降低光通信系統的功耗，在數據中心的互連中，一個芯片級的微蜂窩就可以取代幾十個激光器。它們還可以用於自動駕駛車輛的激光雷達，用於測量距離。

另一個可以利用微梳子的令人振奮的領域是用於校準致力於發現類地外行星的天文觀測站中使用的光譜儀。

極為精確的光學時鐘和我們手機的健康監測應用程序是進一步的可能性。通過分析我們呼出的空氣的成分，人們有可能在早期階段診斷疾病。

“為了使這項技術切實可行，並在實驗室之外找到它的用途，我們需要將更多的元素與微共振器共同集成，如激光器、調製器和控制電子裝置。這是一個巨大的挑戰，可能需要5-10年的時間和工程研究的投資。但我相信，這將會發生。”在查爾姆斯領導該研究項目的Victor Torres Company說。他繼續說道

“最有趣的進步和應用是那些我們還沒有設想到的。這將有可能通過在同一芯片上擁有多個微蜂窩的可能性來實現。我們可以用幾十個微梳子實現什麼，而用一個微梳子是做不到的？”