低噪聲微波信號(hào)在許多應(yīng)用中至關(guān)重要，例如高速電信和超快速數(shù)據(jù)處理。通常，此類(lèi)信號(hào)是使用不適合戶(hù)外應(yīng)用的笨重且細(xì)膩的微波振蕩器產(chǎn)生的。但是最近，物理學(xué)家一直在探索一種可能的替代方法：使用光學(xué)微諧振器頻率梳產(chǎn)生高質(zhì)量的微波。

依靠激光場(chǎng)的高光學(xué)頻率和光譜純度，光學(xué)微諧振器可以緊湊高效的方式產(chǎn)生低噪聲的微波。但是，微諧振器通常只能產(chǎn)生頻率可調(diào)性非常有限的微波。原因是微波頻率取決于諧振器的尺寸，而諧振器的尺寸本身并不是高度可調(diào)的。

EPFL的Tobias Kippenberg實(shí)驗(yàn)室，都柏林三一學(xué)院(TCD)和都柏林城市大學(xué)(DCU)的研究人員發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出一種利用單個(gè)光學(xué)微諧振器生成可變低噪聲微波的新穎技術(shù)。

該方法將微諧振器頻率梳注入緊湊型激光器，該激光器的強(qiáng)度由現(xiàn)成的微波振蕩器進(jìn)行調(diào)制。通過(guò)迫使調(diào)制頻率緊緊跟隨微諧振器頻率梳產(chǎn)生的微波的次諧波頻率，研究小組成功地產(chǎn)生了新的微波，其頻率可以發(fā)生很大的變化。

另外，新產(chǎn)生的微波顯示出的相位噪聲水平比微諧振器頻率梳狀振蕩器和現(xiàn)成的微波振蕩器低得多。這種稱(chēng)為分頻的機(jī)制用于將光信號(hào)的頻率純度傳遞到微波域中。

所開(kāi)發(fā)的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同微波信號(hào)之間的光譜純度傳遞。“傳統(tǒng)上，以可變方式執(zhí)行完美的微波分頻并非易事，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的翁勒博士解釋說(shuō)。“由于TCD和DCU的同事開(kāi)發(fā)了快速調(diào)制的半導(dǎo)體激光器，現(xiàn)在我們可以使用低成本的光電探測(cè)器和適度的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。” 半導(dǎo)體激光器還產(chǎn)生具有更致密的光譜發(fā)射的次級(jí)頻率梳，該次級(jí)頻率梳可在許多光譜應(yīng)用中使用。

概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)置中的關(guān)鍵組件(包括微諧振器和半導(dǎo)體激光器)是離散的，并與長(zhǎng)纖維相連。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在致力于集成和高級(jí)包裝該設(shè)備。由于具有微型化和批量生產(chǎn)的能力，可變的微波振蕩器和頻率梳狀發(fā)生器可以為便攜式低噪聲微波和頻率梳狀源的當(dāng)前激增的市場(chǎng)帶來(lái)革命。