Ssylka

Почему литий-танталат совершает прорыв в создании частотных гребенок?

Частотные гребенки, играющие роль своеобразных «линеек» для измерения света, открывают двери к точным измерениям в различных областях – от телекоммуникаций до астрофизики и экологического мониторинга. Однако, традиционные подходы к их созданию – электрооптические гребенки, разработанные еще в 1993 году, фемтосекундные лазеры и керр-солитонные микрогребенки – имеют свои ограничения, связанные с высоким энергопотреблением, сложной настройкой и недостаточной стабильностью, что затрудняет их применение в полевых условиях.
Почему литий-танталат совершает прорыв в создании частотных гребенок?
Изображение носит иллюстративный характер

Новый подход, основанный на использовании литий-танталата, позволил создать электрооптическую частотную гребенку, значительно превосходящую предыдущие разработки. Эта технология преодолевает ключевые недостатки аналогов и открывает новые горизонты для применения в различных областях.

В основе прорыва лежит переход от ранее использовавшегося ниобата лития к танталату лития. Танталат лития обладает на 17 порядков меньшим внутренним двулучепреломлением, что значительно повышает эффективность устройства. Это позволило команде исследователей, возглавляемой профессором Тобиасом Дж. Киппенбергом, создать устройство, демонстрирующее беспрецедентную ширину спектрального покрытия – 450 нм и более 2000 гребенчатых линий.

Уникальность нового устройства заключается не только в используемом материале, но и в его архитектуре, получившей название «интегрированная тройная резонансная». Эта конструкция сочетает в себе оптические и микроволновые цепи, что обеспечивает оптимизированное взаимодействие между различными частотными диапазонами.

Интеграция распределенного копланарного волноводного резонатора позволила значительно повысить эффективность микроволнового излучения и снизить энергопотребление устройства в 20 раз по сравнению с предыдущими моделями. Кроме того, использование простого, свободно работающего лазерного диода с распределенной обратной связью устраняет необходимость в сложных механизмах настройки, делая устройство более удобным и надежным.

Размеры нового устройства поражают своей компактностью – всего 1x1 см², и оно стабильно работает на 90% свободного спектрального диапазона. Разработка велась в нескольких научных центрах, включая EPFL (Федеральная политехническая школа Лозанны), Горную школу Колорадо и Китайскую академию наук. Образцы изготавливались в Центре микро- и нанотехнологий EPFL и в Институте физики, а пластины LTOI (литий-танталат на изоляторе) производились компаниями Shanghai Novel Si Integration Technology (NSIT) и SIMIT-CAS.

Новая электрооптическая гребенка, представленная в статье, опубликованной в журнале Nature в 2025 году под заголовком «Ультраширокополосная интегрированная электрооптическая частотная гребенка из танталата лития» (DOI: 10.1038/s41586-024-08354-4; URL: ), является результатом совместной работы исследователей из разных уголков мира и демонстрирует потенциал интеграции микроволновой и фотонной инженерии.

Благодаря своей компактности, эффективности и стабильности, новое устройство открывает возможности для применения в различных областях, включая робототехнику (точное лазерное дальномерие) и экологический мониторинг (газочувствительные датчики).

Этот прорыв подчеркивает важность материаловедения и совместного проектирования в фотонике. Использование танталата лития и интеграция различных компонентов на одном чипе позволили создать устройство, которое значительно превосходит предыдущие поколения частотных гребенок по своим характеристикам и потенциалу.

Снижение энергопотребления и упрощение конструкции делает новую гребенку более доступной и удобной для широкого круга пользователей. В результате, она может ускорить внедрение частотных гребенок в различных сферах, где точность измерений и надежность работы играют ключевую роль.

Таким образом, разработка компактной, эффективной и надежной электрооптической частотной гребенки из танталата лития – это важный шаг вперед в развитии фотометрии, открывающий новые возможности для точных измерений и контроля света в самых разных областях науки и техники.


Новое на сайте

19150Иранская группировка RedKitten применяет сгенерированный нейросетями код для кибершпионажа 19149Как новая волна голосового фишинга в стиле ShinyHunters обходит многофакторную... 19148Почему баски стали главными пастухами Америки: врожденный дар или расовый миф? 19147Бывший инженер Google осужден за экономический шпионаж и передачу секретов искусственного... 19146Насколько критичны новые уязвимости SmarterMail и почему их немедленное исправление... 19145Истинный контроль и природа человеческого мастерства: от учения эпиктета до современной... 19144Критические уязвимости нулевого дня в Ivanti EPMM активно эксплуатируются злоумышленниками 19143Почему биология и социальное давление толкают элиту на смертельный риск ради славы и... 19142Почему сотни энергетических объектов по всему миру остаются критически уязвимыми перед... 19141Возможен ли бесконечный полет дронов благодаря новой системе лазерной подзарядки? 19140Химический анализ впервые подтвердил использование человеческих экскрементов в римской... 19139Как искусственный интеллект AnomalyMatch всего за два дня обнаружил 1300 неизвестных... 19138Какие три стратегических решения директора по информационной безопасности предотвратят... 19137Почему обнаруженные в SolarWinds Web Help Desk критические уязвимости требуют... 19136Древнейшие в мире ручные деревянные орудия возрастом 430 000 лет обнаружены в Греции