近日，受美国国家科学基金会（NSF）和瑞士国家科学基金会（SNSF）资助，由斯坦福大学和瑞士纳沙泰尔大学组成的国际研究团队，将开展一项名为“基于多层氧化物包覆铌酸锂的片上中红外光频率梳（MOLINO）”的研究计划，旨在开发高效且紧凑的中红外频率梳光子学平台。该项目致力于通过将铌酸锂纳米光子学与超快激光技术相结合，创造出功耗更低、带宽更宽、成本更低的芯片级中红外频率梳光源。这一技术的成功将显著扩大中红外频率梳的可及性，推动科学发现，并为温室气体监测、化学分析及生物分子健康监测等领域的创新技术奠定基础。
频率梳是一种精确测量不同频率光的工具，在计量学、光谱学和传感领域带来了革命性变革。然而，当前的中红外频率梳光源存在高成本、低效率和体积庞大的限制。为了克服这些挑战，研究团队将利用铌酸锂纳米光子学的最新进展，开发一种基于芯片的中红外频率梳光源，该光源所需功率将比现有系统低几个数量级，同时具备更广的带宽和更低的成本。
该项目计划通过三个相互协作的研究方向来实现目标：首先，开发基于镱（Yb）和钬（Tm）增益介质的1-2微米波段GHz重复频率、超短脉冲激光；其次，创建多层包覆、色散工程化的低损耗、高非线性和低制作缺陷敏感度的铌酸锂纳米光子波导和谐振器；最后，通过超连续谱产生、差频产生和同步泵浦光学参量振荡等非线性光学效应，在MOLINO设备中展示宽带相干中红外光的生成。
斯坦福大学的研究团队将负责MOLINO设备的设计和制造，而瑞士团队则专注于激光开发和光学涂层的制造。两国团队将通力合作，共同展示和表征MOLINO设备的非线性动力学。研究人员表示，若项目成功，将大幅拓宽芯片级中红外频率梳光源的带宽、提高效率，并显著增强其可重复性，推动光子学领域的技术革命。
此次合作项目不仅将推动中红外频率梳技术的突破性进展，还将培养一批在超快光学和纳米光子学领域具备尖端技能的研究生，为高科技产业输送多样化的人才。这一跨国合作将进一步加强美国和瑞士之间的科学联系，充分发挥双方在超快固态激光开发、离子束溅射光学涂层、薄膜铌酸锂纳米制造及非线性光子设备表征方面的互补优势，最大化项目影响力。
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https://data.snf.ch/grants/grant/219395
