Учёные создали ультраэффективный нанофотонный источник света, покрывающий почти весь электромагнитный спектр, — шаг к миниатюрным фотонным системам, способным заменить крупные лабораторные лазеры.

Учёные из Калифорнийского технологического института (Caltech) создали новый тип миниатюрного источника света — сверхширокополосную частотную гребёнку.

Это устройство может объединять множество частот (цветов света), охватывающих несколько октав спектра — от видимого до инфракрасного диапазона.

Главное достижение:

🔹 Всё это они сделали на микрочипе (в нанофотонном устройстве на основе ниобата лития).

🔹 Им удалось запустить генерацию при очень низкой энергии — всего несколько фемтоджоулей (10⁻¹⁵ Дж).

🔹 Это на порядки меньше, чем требуется в обычных лабораторных лазерах.

⚙️ Как это работает

Технология основана на оптическом параметрическом генераторе (OPO) — это устройство, которое делит энергию входного лазерного импульса между новыми частотами.

В их варианте используется дисперсионно-инженерный нанофотонный волновод,обеспечивается когерентное уширение спектра — т.е. все цвета света остаются синхронизированы между собой,и за счёт особой геометрии волновода удалось сильно снизить порог энергии.

Результат — многооктавная частотная гребёнка, охватывающая огромный диапазон длин волн, с высокой стабильностью и когерентностью.

💡 Почему это важно

Эта работа решает давнюю проблему:

ранее для таких широких спектров требовалось много энергии и громоздкие установки, а теперь это можно делать на одном кристалле.

🚀 Применение

Новая технология может быть ключевой для многих направлений:

1. Оптические часы и метрология частот — гребёнки позволяют измерять частоты света с точностью до миллиардных долей.

2. Квантовые технологии — источник когерентных фотонов для квантовой связи и вычислений.

3. Спектроскопия и химический анализ — позволяет «видеть» химический состав веществ по всему спектру, от УФ до ИК.

4. Медицинская диагностика и биофотоника — сверхточные оптические сенсоры и изображающие системы.

5. Астрономия и навигация — частотные гребёнки применяются для калибровки спектрографов и точных измерений движения звёзд.

Источник информации 

Секин, Р., Грей, Р.М., Ледезма, Л. и др. Многооктавная гребенка частот от параметрического нанофотонного генератора со сверхнизким порогом. Nat. Photon. (2025). https://doi.org/10.1038/s41566-025-01753-7