NIST 研究职员在测试一种将光转换成微波旗子暗记的芯片。图为芯片，它是一个荧光面板，看起来像两张小黑胶唱片。芯片左侧的金色方框是向芯片发射光芒的半导体激光器。图片来源：K. Palubicki/NIST
这种技能可以减少所谓的定时抖动，即微波旗子暗记在定时上的眇小随机变革。就像音乐家在音乐中努力保持稳定的节拍一样，这些旗子暗记的定时有时也会涌现一些颠簸。研究职员已将这些定时抖动减少到极小的几分之一秒--确切地说是15飞秒，比传统微波源有了很大改进--使旗子暗记更加稳定和精确，从而可以提高雷达的灵敏度、模数转换器的精确度以及天文望远镜群捕捉到的天文图像的清晰度。
研究小组的研究成果揭橥在《自然》杂志上。
这次演示的分歧凡响之处在于产生这些旗子暗记的元件设计紧凑。研究职员首次将曾经是桌面大小的系统，缩小到与数码相机存储卡差不多大小的紧凑型芯片中。在小规模上减少定时抖动可降落功耗，使其更适用于日常设备。
目前，这项技能的几个组件位于芯片外部，研究职员正在测试它们的有效性。该项目的终极目标是将激光器、调制器、探测器和光放大器等所有不同部件集成到一个芯片上。
通过将所有组件集成到一个芯片上，该团队可以减小系统的尺寸和功耗。这意味着它可以很随意马虎地集成到小型设备中，而不须要大量能源和专门培训。
NIST物理科学家弗兰克-昆兰（Frank Quinlan）说：\"大众目前的技能须要几个实验室和许多博士才能实现微波旗子暗记。这项研究的很多内容都是关于我们如何通过缩小元件尺寸来利用光旗子暗记的上风，并使统统都更随意马虎得到。\"大众
为了实现这一目标，研究职员利用了一种半导体激光器，它就像一个非常稳定的手电筒。他们将激光器发出的光射入一个被称为参考腔的微型镜箱中，参考腔就像一个微型房间，光在里面跳来跳去。在这个空腔内，一些光的频率与空腔的大小相匹配，这样光波的波峰和波谷就能完备贴合腔壁。这使得光在这些频率上积累功率，用于保持激光频率的稳定。然后，稳定的光通过一种名为\公众梳频器\"大众的装置转换成微波，这种装置能将高频光转换成低频微波旗子暗记。这些精确的微波对导航系统、通信网络和雷达等技能至关主要，由于它们能供应精确的定时和同步。
昆兰说：\"大众我们的目标是让所有这些部件在一个平台上有效地协同事情，这将大大减少旗子暗记的丢失，并肃清对额外技能的需求。\"大众这个项目的第一阶段是展示所有这些单个部件的协同事情。第二阶段是将它们整合到芯片上。在 GPS 等导航系统中，旗子暗记的精确定时对付确定位置至关主要。在通信网络（如移动电话和互联网系统）中，多个旗子暗记的精确定时和同步可确保数据的精确传输和吸收。
例如，同步旗子暗记对付繁忙的蜂窝网络处理多个电话呼叫非常主要。旗子暗记在韶光上的精确对齐使蜂窝网络能够组织和管理来自多个设备（如您的手机）的数据传输和吸收。这可确保多个电话同时通过网络传输，而不会涌现严重的延迟或掉线。在用于探测飞机和蔼象模式等物体的雷达中，精确计时对付准确丈量旗子暗记反弹所需的韶光至关主要。
\公众这项技能有各种各样的运用。例如，对黑洞等迢遥天体进行成像的天文学家须要真正的低噪声旗子暗记和时钟同步，\公众昆兰说。\公众这个项目有助于让这些低噪声旗子暗记走出实验室，进入雷达技能职员、天文学家、环境科学家以及所有这些不同领域的人的手中，提高他们丈量新事物的灵敏度和能力。\"大众
创造这种技能进步并不是单独完成的。来自科罗拉多大学博尔德分校、美国国家航空航天局喷气推进实验室、加州理工学院、加州大学圣巴巴拉分校、弗吉尼亚大学和耶鲁大学的研究职员同心协力，共同完成了这一共同目标：彻底改变我们利用光和微波进行实际运用的办法。
\"大众我喜好把我们的研究比作一个建筑项目。这里有很多活动部件，你须要确保每个人都折衷同等，这样水监工和电工才能在项目的精确韶光涌现，\公众昆兰说。\"大众我们大家互助得非常好，担保了项目的顺利进行。这种互助努力凸显了跨学科研究在推动技能进步方面的主要性。\"大众
编译来源：ScitechDaily
