就像米尺用數百個刻度線來精確測量距離一（yī）樣，激光（guāng）頻率梳有（yǒu）數百個均勻分布且邊界清晰的頻率，可以用來精準測量光波的顏色。均勻間隔的頻（pín）率類似於梳子齒，因此得名激光頻率梳（shū）。它使新一代原子鍾成為可能，大大增加了通過（guò）光（guāng）纖的信號數（shù）量，以及通（tōng）過辨別（bié）星光中微小頻（pín）率變化，找到隱藏（cáng）的行星。

美國國家標準與技術研究（jiū）院（NIST）和加利福尼（ní）亞大學聖（shèng）塔芭芭拉（lā）分校（UCSB）的科學家們合（hé）作研發了一種新型的芯片上的“微（wēi）梳”，通過提升和拓展這些微型設（shè）備的能力來促（cù）進（jìn）時間頻率測量技術的進步。

圖：實驗裝置在低溫冷（lěng）卻的激光微諧振器（qì）頻率梳（shū）中生成一組穩定的（de）頻（pín）率。半導體鋁砷化镓製成的環形微諧振（zhèn）器足（zú）夠小，可以安裝在微芯片上，並且以非常低（dī）的激光功率工作。

這種（zhǒng）頻率微（wēi）梳的核心是一個光學微諧振器，這個環形裝置的寬度約為人一根頭發的厚度。來自外部激光的光在其周圍形成高強度。由玻璃或氮化矽製成的微梳通常需要用（yòng）於外部激光的放（fàng）大器，使得梳子本身變得複雜、難以處理且生產成本極高。

NIST和UCSB的研究人員已證明，如果用半（bàn）導體鋁砷化镓製作（zuò）微梳將具有兩個重要特性：這種頻率梳在極低功率下工作，因此不需要放大器；同時可（kě）以產生超穩頻率，這正是使用微芯片梳作為靈敏工具（jù）精準測量頻率所需的（de）能力。該（gāi）項研究屬於“芯片上的NIST”項目。

研究人員認為，該（gāi）微梳（shū）技術可（kě）以幫（bāng）助（zhù）工程師（shī）和科學家在實驗室外進（jìn）行精確光頻率測量。另外，通過類似（sì）用於製（zhì）造微電子產品（pǐn）的納米製造技（jì）術可以大量生產微梳。

UCSB的科學家們研發了由砷化鋁镓構成的微諧振器，用這種微諧振器製成的頻率梳僅需由其他材料製成設（shè）備（bèi）功率的百分之一。同時，NIST團隊將微諧振器放置在比絕對零（líng）度（dù）低4度的（de）溫度下探（tàn）測該設備（bèi）。低溫實驗表明，激光產生熱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（suǒ）需高穩定頻率的唯（wéi）一障礙。

在低溫下，研究小組證明了它可以達到所謂的“孤子狀（zhuàng）態”，即在這種狀態下，單個光脈衝不會（huì）改變其形狀，頻率或在微諧振（zhèn）器內循（xún）環速度。有（yǒu）了這樣的孤子，頻率梳的所有齒都（dōu）彼此同相，可以用作標尺來測量光鍾、頻率合成（chéng）或激光測距中使用的頻率。

研究人員將該成果發表在2020年6月出版（bǎn）的《激（jī）光與光子學評（píng）論》雜誌中。