在一個似乎來自科幻小說中的突破性研究中，史丹福大學的研究人員引入了一類新的光學頻率梳，可以徹底改變從精密測量到電信等廣泛的技術。這款微梳（microcomb）器材被稱為頻率調制光學參數振蕩器（ frequency-modulated optical parametric oscillator，FM-OPO），以其卓越的效率、寬頻寬和操作簡單而脫穎而出。
二十多年來，光學頻率梳（Optical frequency combs）在多個頻率均勻間隔下產生光，在精密測量領域一直至關重要。然而，盡管傳統光梳在計時和分子光譜等領域套用非常寶貴，但傳統光梳因其尺寸、成本和能耗而受到阻礙，將其使用限制在專門的實驗室。
史丹福大學新推出的FM-OPO微梳，在3月7日發表在【自然】雜誌上的研究文章中進行了詳細說明，有望克服這些障礙。透過在整合器材中巧妙地結合電光學和參數放大，研究人員實作了以類似於頻率調制激光器的方式執行的微梳，避開了脈沖形成的需求——這是現有技術的共同局限性。
效率和頻寬超越預期
史丹佛團隊的創造與眾不同之處在於其驚人的效率和光譜覆蓋率。FM-OPO擁有超過93%的內部泵到梳轉換效率（internal pump-to-comb conversion efficiency），在外耦合模式下效率為34%，以及在超過1 THz的約200種模式上近乎平頂的光譜分布。這代表了與以前的微梳技術相比的重大飛躍，這些技術經常努力平衡效率和寬頻寬能力。
與受損耗限制的電光梳子不同，FM-OPO的頻寬由腔分散決定，允許以最小的射頻調制功率生成寬頻寬的光梳。這一進步不僅增強了器材在各種應用程式中的實用性，還簡化了其操作動態。
創新平台
FM-OPO微梳的潛在套用既多樣又有影響。在計量學中，該器材可能導致更精確的原子鐘，突破時間和頻率標準的界限。它在光譜學方面的能力可以增強我們監測環境汙染物或透過非侵入性手段診斷疾病的能力。
電信行業也將從這項技術中受益匪淺。透過將FM-OPO微梳整合到光通訊系統中，我們可以看到數據傳輸速率大幅提高，支持對高速互聯網和強大數據服務日益增長的需求。
此外，FM-OPO的精度和效率使其成為先進傳感技術的理想候選者，包括用於自動駕駛車輛和環 境監測的激光雷達系統。其廣泛的執行頻寬和高效率也可以刺激光學計算和量子資訊處理的創新，預報更快、更節能的計算系統的新時代。
材料創新和未來前景
FM-OPO成功的核心是它使用薄膜鈮酸鋰進行構造，這種材料因其有利的非線性光學效能而選擇。這種選擇支撐了該器材的高效率和寬頻寬，展示了材料創新在推進光學技術中的重要性。
隨著史丹佛團隊展望未來，FM-OPO微梳的承諾超出了實驗室。隨著進一步的發展，這項技術可以整合到日常器材中，將精密測量工具帶入我們的手掌中。無論是個人健康監測、環境傳感還是加強我們的通訊網絡，FM-OPO微梳都準備對我們的世界產生深遠的影響。
