美國國家標準與(yu) 技術研究所（NIST）的研究人員開發了芯片級設備，用於(yu) 同時控製多束激光的顏色、焦點、傳(chuan) 輸方向和偏振。

使用單個(ge) 芯片調整這些特性的能力，對於(yu) 製造新型便攜式傳(chuan) 感器至關(guan) 重要，這種傳(chuan) 感器能夠以前所未有的精度測量如旋轉、加速度、時間和磁場等基本量，這超出了實驗室的限製。

NIST的研究人員設計並製造了這個(ge) 芯片上的係統，以形成多個(ge) 激光束(藍色箭頭)，並在光線被送入太空與(yu) 設備或材料相互作用之前控製它們(men) 的偏振。操縱激光束有三個(ge) 組成部分:一個(ge) 倏逝耦合器(EVC)，它將光從(cong) 一個(ge) 設備耦合到另一個(ge) 設備;超光柵(MG)，這是一種微小的表麵，上麵印著數百萬(wan) 個(ge) 小孔，可以像大尺寸衍射光柵一樣散射光線;還有一個(ge) 超表麵(MS)，一個(ge) 小的玻璃表麵，上麵布滿了數百萬(wan) 個(ge) 柱子，充當透鏡的作用。

通常情況下，一個(ge) 像餐桌一樣大的實驗室工作台需要容納各種各樣的透鏡、偏光器、鏡子和其他設備，這些設備甚至需要操縱一束激光。然而，許多量子技術，包括微型光學原子鍾和一些未來的量子計算機，將需要在一個(ge) 小空間區域內(nei) 同時訪問多種、廣泛變化的激光顏色。

為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題，NIST科學家Vladimir Aksyuk和他的同事們(men) 結合了兩(liang) 種芯片規模的技術：集成光子電路，它使用微小的透明通道和其他微型組件來引導光線;還有一種非常規光學的來源被稱為(wei) 光學超表麵。這種表麵由玻璃晶片組成，晶片上有數百萬(wan) 個(ge) 微小結構，高度隻有幾千億(yi) 分之一米，不需要笨重的光學裝置就能操縱光的性質。

Aksyuk和他的合作者證明，一個(ge) 光子芯片完成了36個(ge) 光學組件的工作，同時控製了的12個(ge) 激光束的方向、聚焦和偏振（光波傳(chuan) 播時振動的平麵），分成四種不同顏色。

該團隊還展示了這種微型芯片可以引導兩(liang) 束不同顏色的光束相互平行運動，這是某些類型的先進原子鍾的要求。他們(men) 在《光：科學與(yu) 應用》（ Light: Science & Applications）報道了他們(men) 的研究成果。

NIST團隊成員Amit Agrawal說：“用一個(ge) 可以在潔淨室中製造的簡單半導體(ti) 晶圓取代裝滿笨重光學元件的光學工作台，真正改變了遊戲規則。”他補充說：“這些技術是必要的，因為(wei) 它們(men) 堅固而緊湊，並且可以在現實條件下輕鬆地重新配置用於(yu) 不同的實驗。”

Aksyuk指出，基於(yu) 芯片的光學係統正在開發中。例如，激光還不足以將原子冷卻到小型化先進原子鍾所需的超低溫。雖然激光通常會(hui) 給原子提供能量，使它們(men) 升溫並移動得更快，但如果仔細選擇光的頻率和其他性質，情況就會(hui) 相反。在撞擊原子時，激光光子會(hui) 誘導原子放棄能量並冷卻，這樣它們(men) 就可以被磁場捕獲。

Aksyuk說：“即使沒有冷卻能力，微型光學係統也是在芯片上建造先進原子鍾的關(guan) 鍵一步”。

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