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我国集成微腔光梳研究面临重大挑战

时间:2023-05-11来源:中国科学报

“国际上,集成微腔光梳研究在一些机构的资助下进展迅速,相较之下,国内关于集成微腔光梳的研究总体起步较晚,在关键技术、系统集成等方面已经出现了一定程度的滞后,面临重大挑战。”近日,在以“集成微腔光梳物理基础与重大应用”为主题的香山科学会议第Y7次学术讨论会上,会议执行主席、北京大学教授肖云峰说。

光学频率梳,是一种用于机械工程、物理学、工程与技术科学基础学科领域的计量仪器,简称光梳,是可以引发测量科学发生革命性改变的先进光源。目前,光梳技术已被广泛应用于时间标准、精细光谱和天文导航等众多领域。

近年来发展出的集成微腔光梳具有体积小、功耗低、重频高、可集成等优势,为光梳技术走出实验室、实现大规模应用创造了条件。在美国国防部高级研究计划局、美国宇航局、欧洲航天等机构的资助下,美国和欧洲国家在集成微腔光梳的研究进展迅速,已经初步展示了光学原子钟、光谱探测、超快测距、微波合成和大容量光通信等应用能力,而我国在此方面进展较为缓慢。

国家自然科学基金委员会数理学部综合与战略规划处处长倪培根,物理一处处长刘强参加了此次会议。倪培根认为,我国集成微腔光梳应当按照研究、研发“两条腿”走路,要加强有组织科研,协同攻关,尽快做出有辨识度的应用展示。刘强也建议利用集成光梳的牵引作用,推动关键技术研究和应用研究同步发展、相互支撑,倡导国内不同研究单位协调分工,紧密合作。

经过为期一天半的讨论,与会专家梳理并建议了集成微腔光梳今后的发展路线。

专家认为,在物理基础研究上,集成微腔光梳需要进一步探索和充分利用微腔中丰富的非线性效应和不同材料复合带来的独特性质,重点将微腔光梳的工作波段扩展到可见光和中红外波段,以满足众多应用的需求。

在关键技术上,集成微腔光梳目前需要在光谱带宽、相干性、能效比和调谐速率这几个方面取得进一步进展,兼顾微腔光梳倍频程展宽和重频可探测,在小型化的同时保持相干性,提升微腔光梳的能量转换效率、以及单根梳齿功率,实现微腔光梳的快速大范围调谐以及重复频率和偏移频率的独立调控。

在重大应用中既要关注战略性研究,例如光钟授时、天文光谱定标等,也要关注产业化研究,例如激光雷达、大容量数据通信等,结合具体应用的具体需求,采用技术牵引和应用牵引同步进行的研究范式,重点聚焦颠覆性的研究,逐步分解问题模块化解决。

“我们期望通过国内不同领域研究专家、团队的共同努力,推动我国集成微腔光梳研究、研发,在激烈国际竞争中把握主动,为实现高水平科技自立自强做出贡献。”肖云峰说。

 

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