注入微梳脉冲激光作为可变微波齿轮

低噪声微波信号在许多应用中至关重要，例如高速电信和超快速数据处理。通常，此类信号是使用不适合户外应用的笨重且细腻的微波振荡器产生的。但是最近，物理学家一直在探索一种可能的替代方法：使用光学微谐振器频率梳产生高质量的微波。

依靠激光场的高光学频率和光谱纯度，光学微谐振器可以紧凑高效的方式产生低噪声的微波。但是，微谐振器通常只能产生频率可调性非常有限的微波。原因是微波频率取决于谐振器的尺寸，而谐振器的尺寸本身并不是高度可调的。

EPFL的Tobias Kippenberg实验室，都柏林三一学院(TCD)和都柏林城市大学(DCU)的研究人员发表在《科学进展》上，现已开发出一种利用单个光学微谐振器生成可变低噪声微波的新颖技术。

该方法将微谐振器频率梳注入紧凑型激光器，该激光器的强度由现成的微波振荡器进行调制。通过迫使调制频率紧紧跟随微谐振器频率梳产生的微波的次谐波频率，研究小组成功地产生了新的微波，其频率可以发生很大的变化。

另外，新产生的微波显示出的相位噪声水平比微谐振器频率梳状振荡器和现成的微波振荡器低得多。这种称为分频的机制用于将光信号的频率纯度传递到微波域中。

所开发的技术可以实现不同微波信号之间的光谱纯度传递。“传统上，以可变方式执行完美的微波分频并非易事，”领导这项研究的翁勒博士解释说。“由于TCD和DCU的同事开发了快速调制的半导体激光器，现在我们可以使用低成本的光电探测器和适度的控制系统来实现这一目标。” 半导体激光器还产生具有更致密的光谱发射的次级频率梳，该次级频率梳可在许多光谱应用中使用。

概念验证实验设置中的关键组件(包括微谐振器和半导体激光器)是离散的，并与长纤维相连。该团队现在正在致力于集成和高级包装该设备。由于具有微型化和批量生产的能力，可变的微波振荡器和频率梳状发生器可以为便携式低噪声微波和频率梳状源的当前激增的市场带来革命。

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