就像米尺用數百個刻度線來（lái）精確測量距離一（yī）樣，激光（guāng）頻率梳有數百個（gè）均勻分布且（qiě）邊界（jiè）清晰的頻率（lǜ），可（kě）以用來（lái）精準測量光波的顏色。均勻間隔的（de）頻（pín）率類似於梳子（zǐ）齒，因此得名激光頻率（lǜ）梳。它使新一代原子鍾（zhōng）成（chéng）為可能，大大增加了通過光纖的信號數量，以及通過辨別星光中微小頻率變化，找到隱藏的行星。

美國國家標準與技術研究院（NIST）和加利福尼亞大學聖塔芭芭（bā）拉分校（UCSB）的科學家們合作研發了一種新型（xíng）的（de）芯片上的“微梳”，通過（guò）提升和拓（tuò）展這些微型設備的能力來促進時間頻率測量技術的進步。

圖：實驗裝置在低溫冷卻（què）的激光微諧振器（qì）頻率梳中生成一（yī）組穩定的頻率。半導體鋁（lǚ）砷化镓製成的環形微諧振器足夠小（xiǎo），可以安裝在微芯片上，並且以（yǐ）非常低的激（jī）光（guāng）功率工作。

這種頻率（lǜ）微梳的核心（xīn）是一個光學微諧振器（qì），這個環形裝置（zhì）的寬度約為人一根頭發的厚度（dù）。來（lái）自外部激光的光（guāng）在其（qí）周圍形成高強度。由玻璃或氮化矽製成的（de）微梳通常需要用於外部激光的放大器，使得（dé）梳子本身變得複雜、難以處（chù）理且生（shēng）產成（chéng）本極高。

NIST和UCSB的（de）研究人（rén）員已證明，如（rú）果用半導體鋁砷化镓製作微梳將具有兩個重（chóng）要特性：這種頻率梳在極低功率下工作，因此（cǐ）不需要放大器；同時可以產生超穩頻（pín）率，這正是使用（yòng）微芯片梳作為靈敏工具精準測量頻率（lǜ）所需的能力。該項研究（jiū）屬於“芯片上（shàng）的NIST”項目。

研（yán）究人（rén）員認為，該微梳技術可（kě）以（yǐ）幫助工程師和科學家在實驗室外進行精確光頻率測量。另外，通過類似用於製造微電子產品（pǐn）的納米製造技術可以大量生產微梳。

UCSB的科學家們研發了由砷化鋁（lǚ）镓構成的微（wēi）諧（xié）振（zhèn）器（qì），用這種微諧振器製（zhì）成的頻率梳僅需（xū）由其他材料製成設備功率的百分之一。同時，NIST團隊將微諧振器放置在比絕對零度低4度的（de）溫度下探測該設備。低溫實驗表明，激光產（chǎn）生熱（rè）量與微諧振器中循環光之間的相互作用是導致設備生成所需高穩定頻率的唯一障礙（ài）。

在低溫下（xià），研究小組證明了它可以達到所謂（wèi）的（de）“孤子狀（zhuàng）態”，即在這種（zhǒng）狀態下，單個光脈衝不會改（gǎi）變（biàn）其形狀，頻率或在微（wēi）諧振器內循環速度。有了這樣（yàng）的（de）孤子，頻率梳的所有齒都彼此同相，可（kě）以用作標尺來測量光鍾、頻率合成或激光（guāng）測距中使用的頻率。

研究人員將該成（chéng）果發表在（zài）2020年6月出版的《激光與光子學評論》雜誌中。