物理學家將在智能手機中植入激光化學實驗室

俄羅斯和瑞士科學家已經開發出特殊環形諧振器中控製光的行為的新技術，這項技術能夠創建高精度緊湊分析儀和化學實驗室，科學家將研究文章發表在《自然物理》雜誌（Nature Physics）之上。

“為什麽我們需要這種設備呢？試想一下，一對這樣的芯片將嵌入你的三星Galaxy 15手機。你對著它呼氣，它就會告訴你得了什麽病以及你呼吸的空氣成分”，莫斯科俄羅斯量子中心科學主任兼莫斯科大學教授米哈伊爾·戈羅傑茨基指出。

2016年年初，米哈伊爾·戈羅傑茨基及其同事推出了一個緊湊型設備，光子芯片產生的激光束具有類似梳狀的不尋常光譜，通常這種複雜、笨重且昂貴的係統適用於激光器。

“我們發現，即使是在一個非常小的光學諧振器中都可以自發發出非常穩定的脈衝，通過改建其中一個激光器來控製脈衝。同時，我們可以隨時監測其屬性，這非常便捷並且增加了係統的穩定性”，科學家解釋道。

據物理學家介紹，其科學家小組研發的這項技術將這一設備縮小10萬倍——科學家指出，這種類型的古典設備像電表箱一樣大小，而其緊湊諧振器的體積卻小於1立方厘米。

令科學家和工程師感興趣的是，這種梳狀光譜能從射頻光譜將信號轉換到光學範圍，反之亦然，這將有助於將GPS接收器、鍾表、光譜儀和天文儀器的精度提高數倍。通過激光器的幫助創建了光學的頻率梳技術，約翰·霍爾和特奧多爾·亨施共同被授予了2005年諾貝爾物理學獎。

這一設備的基體就是所謂的微諧振腔，簡單來說就是由透明材料氮化矽或氟化鎂組成的圓形磁盤或圓圈，其中光束按照圓圈移動，再從其側壁反射。在一定條件下，連續波轉換成一組非常短的脈衝——給出穩定梳光譜的孤立波。

戈羅傑茨基指出，國際科學小組利用無線電工程中使用的技術，已經成功改善這種裝置的操作，學習監控內部光脈衝的行為，並控製它們的運動。

這使俄羅斯和瑞士科學家在避免無限光環脈衝運動幹涉的同時，達到了非常高的信號頻率。俄羅斯量子中心已經學會製作高質晶體微諧振腔。瑞士科學家已經使用了這些微諧振腔，並給予了非常高的評價。

除化學分析之外，這樣的光學頻率梳技術及其生產的諧振器可以用來創建軌道觀測台和其他衛星緊湊儀器，因為其他衛星的尺寸和能量需求無法安裝普通的激光裝置。

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