科学家首次在芯片上使用集成光学元件进行原子光谱

加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的研究人员首次使用集成光学器件在芯片上进行了原子光谱分析,将光束引导通过集成到半导体芯片中的vapor蒸气电池。

原子光谱学是一种广泛使用的技术,具有多种应用。基于光和物质的相互作用,光谱法通常用于根据物质吸收或发射的光的波长来识别它们。电气系统副教授Holger 施密特说,常规系统具有许多大型组件,而由UCSC开发的紧凑,全平面的设备可以在具有集成光学功能的基于芯片的平台上研究原子和分子。

施密特's group and his collaborators at Brigham Young University described the first monolithically integrated, planar rubidium cell on a chip in a paper published in the June issue of Nature Photonics. The first author of the paper is Wenge Yang, a postdoctoral researcher in 施密特's lab at UCSC'的巴斯金工程学院。

According to 施密特, potential applications for this technology include frequency stabilization for lasers, gas detection sensors, and quantum information processing.

"为了稳定激光器,人们使用带有bulk蒸气池的精密光谱仪。我们可以构建一个小的集成式频率稳定芯片,该芯片比传统的频率稳定电路更容易做到这一点," 施密特 said.

That project is already under way in 施密特'的实验室。他说,其他应用,例如量子信息处理,是更长期的目标。

小组的关键'他们的成就是基于反共振反射光波导(ARROW)原理的空心光波导的开发。在先前的出版物中,施密特和他的合作者描述了使用标准硅制造技术将ARROW波导集成到芯片中的其他用途(参见 http://press.ucsc.edu/text.asp?pid=578 )。

为了进行原子光谱学,研究人员将reservoir储层合并到一个芯片中,将储层连接到空心波导,从而使光束路径充满filled原子。施密特说,所产生的蒸气电池是完全独立的,其活性电池体积比常规电池小约8000万倍。

"我们使用rub作为原理证明,但该技术适用于任何气态介质。因此具有潜在的深远影响," 施密特 said.

除了用于激光频率稳定化之外,rub蒸气还广泛用于量子光学实验中,并已被用于减慢光速。

"原则上已经使用本体rub系统证明了量子信息处理中的基本概念。务实可以'在您想使用的所有地方都没有大的光学平台,但是现在我们可以使这项技术更紧凑,更便携," 施密特 said.

http://www.ucsc.edu

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