站在巨人的肩膀上　超微型晶片實現阿秒雷射裝置

編譯／高晟鈞

雷射的應用在生活中相當普遍，然而，除了絢麗的舞台效果、買東西的掃碼裝置外，它還有更重要的用途。

從電子計算到生物化學

透過發射極短的雷射脈衝（10^-12秒，一皮秒），我們可以在觀測到在非常短的時間尺度上所發生的物理與化學現象，例如化學反應中分子鍵的生成與斷裂，抑或是材料內電子的運動。這些超短脈衝也被廣泛用於成像應用，因為它們具有極高的峰值強度與較低的平均功率，因此可以避免加熱甚至燃燒生物組織樣品。

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鎖模雷射脈衝

近日，來自加州理工大學的教授Alizera Marandi開了一種光子晶片，成功地將奈米級組件──鎖模雷射脈衝（Model-Locked Laser）整合到基於光的電路中。

Marandi表示，我們很高興能夠在奈米光子晶片上，將鎖模雷射技術與積體電路相結合，構建完整的超快光子系統。這將把現今的科學技術推向更小的尺度上。

站在巨人的肩膀上

這類的超高速雷射研究非常重要。事實上，今年的諾貝爾物理學獎的歸屬，最終也落在了成功開發阿秒（10^-18秒）脈衝的三位科學家身上。Marandi表示，他的研究正是在探索在晶片上實現這種時間尺度脈衝的方法。「這些晶片還需要更小、更便宜，我的最終目的是開發負擔得起的超快光子技術。」他說。

Marandi實驗室開發的奈米光子鎖模雷射的核心是一種具有獨特光電性質的合成鹽類──鈮酸鋰。他們通過一種名為「腔內相位調控」的鎖模技術，利用外部無線電波的電子信號來控制並對脈衝波進行塑形。

研究成果展現了一系列有趣的特性。Marandi所開發的鎖模雷射，可以在很寬的範圍內，精確調整輸出脈衝的重複頻率。這對於開發晶片級穩定的頻率梳十分重要。

Marandi表示，他的目標是繼續優化這項技術，使其能夠在更短的時間尺度和更高的峰值功率下運行。目前，它的設備可以產生4.8皮秒的脈衝，而它的目標將是50飛秒，是目前的100倍之多。

資料來源:Innovation

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