据外媒 interestingengineering 报道，研究人员演示了一块芯片级光学频率梳，关键测试追平笨重台式系统，还能一个器件同时干几项测量。新方案叫 SParCS——自对准参数驱动腔孤子。目标直接：把原子钟、导航做小，做到不靠 GPS 也能跑。 它输出一排等间隔频率的光，间隔落在微波段。几百 THz 的光频，电子电路数不了；光频梳把它和 GHz 电子信号接起来。2005 年诺奖给光频梳，就是因为它让光钟从概念变成可测量。没有这把尺子，光钟走得再准也读不出来。 传统台式光频梳娇气：多台激光器、放大器、非线性光纤、锁相环、温控，体积像机架，功耗几百瓦。震动、温漂都能让它失锁。 微腔光频梳把尺子做到芯片上。高 Q 微环或微盘，靠 Kerr 非线性四波混频，连续激光泵浦，形成腔孤子。孤子频谱等间隔，重复频率由腔尺寸决定。 泵浦激光频率必须精确停在微腔共振的红失谐侧。制造误差、温度漂移、激光噪声，都会让孤子跳模或消失。 这对工程化是命门。便携设备没空间放一堆锁相环，也没有功耗预算给大功率温控。自对准意味着良率、抗环境、免维护可能都上一个台阶。报道说它在频率稳定、相位噪声、测量精度这些“能不能用”的指标上过关。芯片级不再等于玩具级。 原子钟是导航心脏。GPS、北斗卫星带原子钟，发时间戳，接收机算距离。卫星信号被遮挡、干扰、欺骗，接收机就抓瞎。 如果接收机自己有高精度光钟，配合惯性测量，就能在 GPS 拒止环境自主推算位置。时钟误差 1 纳秒，距离误差约 30 厘米。时钟越稳，自主导航漂移越慢。光钟精度比微波原子钟高几个量级，但它输出光频，必须用光频梳读出。芯片光频梳因此是芯片光钟的前置关卡。 军事上，这是拒止环境导航的底座。电子战一开，GPS 可能被压死。高精度时钟加惯导加芯片光梳，能让导弹、无人机、潜艇没卫星时继续知道自己在哪。 民用上，它让通信网、电网、金融交易的时间同步更便宜更稳。相干光通信、激光雷达、射电望远镜、量子网络，都需要这把光尺。芯片化之后，可以到处铺。 美国 NIST、加州理工，欧洲 MPQ、EPFL 长期领跑光频梳和微腔孤子。中国在中科院、中科大、北大、清华、上海光机所、电子科大等也有系统布局。不是单点追赶，是全链条竞赛。 北斗三号已全球组网，星载铷钟、氢钟撑起纳秒级授时。天宫二号做过空间冷原子钟。地面光钟和光频梳也进了国际第一梯队。 北斗解决“天上有钟”。芯片光钟要解决“处处有钟、无 GPS 也能定位”。这块小芯片，可能就是那级台阶。 — 感谢阅读 · 欢迎点赞关注 · 小编 — 特别