據Sciencedaily網站2018年11月28日報道，光子芯片利用光波代替電流傳輸數據，已經在計時和通信等領域開展了先進的基礎性研究。但對於許多應用來講，為了連接更大的芯片外系統，需要光子芯片的光束被大幅的放大。寬光束可以提高醫學成像、診斷程序、微量化學物檢測安全系統和原子分析設備的檢測速度和靈敏度。
美國國家標準與技術研究所(NIST)的科學家已經開發出一種高效的光學放大器，可以將光束的直徑放大400倍。NIST的物理學家Vladimir Aksyuk以及來自馬里蘭大學納米中心和德克薩斯理工大學的研究人員將他們的成果發表在了《Science and Applications》雜誌上。
平板狹縫在垂直方向上控制光線的寬窄，但是並沒有在橫向方向上提供約束。當波導和平板之間的間隙逐漸改變時，穿過平板的光形成了精確定向的光束，其寬度是原始光束300nm的400倍。
在第二級放大階段，也就是在光的垂直維度放大時，穿過平板的光束遇到了衍射光柵。衍射光柵具有周期性的條紋，這些週期性的條紋會散射光線。研究小組設計了不同深度和間距的條紋以便於光波的結合，形成單一寬波束，指向一個接近直角的芯片表面。
最重要的是在兩級放大過程中，光能夠保持準直性和平行性，這樣光束不會發散並能夠精確的保持在目標上。準直光束的面積足夠大以至於可以進行遠距離光學特性的檢測。
研究人員與科羅拉多州博爾德NIST的John Kitching團隊合作，已經使用兩級放大系統成功的分析了約1億個氣態銣原子從一個能級躍遷到另一個能級時的特性。這是一個重要的概念驗證，因為基於光和原子氣體之間相互作用的設備可以測量時間、長度和磁場等，並應用在導航、通信和醫學上。
Kitching說：“原子移動非常快，如果監測它們的光束太小，它們進出光束的速度就會非常快，以至於很難測量它們。”他補充說:“使用大型激光束，原子在光束中停留的時間更長，從而能夠更精確地測量原子的特性。”這樣的測量可以提高波長和時間的標準。
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