2019 年 Bernard J. Couillaud 奖 获得者 David R. Carlson 博士

当今研究为未来应用赋能的美好展望

Coherent：您能否向我们简要介绍一下，您为何对钽情有独钟呢？

Carlson：它是一种奇妙的光子材料，具有多种超具吸引力的独特特性，适用于基于非线性效应的各种应用。 首先，它展现了非常出色的非线性光学性能，在激光峰值功率和平均功率较低时，也可以很有效地产生二次谐波等非线性效应。 其次，它的传输范围极其宽广，令人难以置信： 从紫外到约 8 微米的红外波段。因此，在许多不同的应用领域，它被大多数种类的激光器所使用。它的潜力不仅仅局限在电信领域。 由于它是一种固有应力低的材料，因此可以生长成厚膜而不会开裂或其他机械问题。 随着许多应用领域对集成光学的期待，钽也引起了更多关注。由于钽可以与其他 几种重要的光学材料兼容，例如 GaN 和 IP，因此发展成具备集成功能的混合设备（例如 CMOS）是极其可能的。

Coherent：您能谈谈，您是如何使用 Couillaud 资金来推动这项工作的吗？

Carlson：关于钽的大多数工作尚处于研究阶段， 但从原理上和相似的结果来看都展示了钽的发展潜力。 我和几位同事意识到，我们需要填补缺口，让大量的实际应用都能从钽的潜力中获益。 其中许多应用都超出了典型光子实验室的范围， 而想让钽的研究走出实验室，关键是提供可以在实际应用中使用的成套设备。 因此，我们创办了一家公司来推动这种技术的商业化。 我们把这家公司取名为 Octave Photonics (www.octavephotonics.com)。 Couillaud 奖来得恰合时宜，我们用它为新公司购置了关键设备，例如建立核心实验室能力： 其中包括一个显微镜、一个连续激光器、光机械平台等。 现在，我们有了一个完整的基于光学工作台的工作站，已经可以用于组装和测试设备。 例如，我们在两个有趣的器件上取得了重大进展： 超连续谱模块和克尔微谐振腔光频梳。

Coherent：也就是说，您正在将学术研究转向实际应用。 这确实是纪念 Bernard Couillaud 及其毕生工作的绝妙方式。 您可能知道，他最初是从法国来到加利福尼亚的，在斯坦福大学的 Theodor（“Ted”）Hänsch 实验室中从事学术研究工作，Theodor 因其在高分辨率光谱学和光频梳方面的贡献，被授予了 2005 年诺贝尔物理学奖。 随后，Bernard 于 1983 年加入Coherent，直到 2007 年退休。他不但在商用激光器及其应用的发展中发挥了关键作用，而且他还与学术领域保持密切地联系，经常将研究成果用于科研产品的开发中。 在他的职业生涯中，他发表了 60 多篇技术出版物。 因此，我们确信，Couillaud先生愿意以他的名义提供帮助，全心支持您所做的事情。最后，您能否为我们介绍一下您所看到的一种基于这些钽的设备的有趣的实际应用？

Carlson：当然。 我认为，许多人可以联想到的一个应用是卫星导航，例如欧洲的“SatNav”和北美的 GPS全球定位系统，现在大多数人认为这些技术出现在智能手机和平板电脑上是理所当然的。 用户与两颗或多颗卫星之间发送无线电信号提供基于时间的数据，然后将时间数据转换为距离，从而使系统能够根据一些几何计算来确定用户所处的位置。 这项技术成功的关键在于所有卫星都需要配备极其精确的时钟： 时钟精度越高，定位就越准确。 我们正在研发的克尔微谐振腔（将）为新一代卫星系统提供一个非常精确且自参考的光频梳。 这些光频梳可以使原子钟更加稳定，从而提高定位的精准度。 由于钽可助力实现更高的光学效率，所以光频梳所需能耗比其他技术要少，这也一直是星载装置的首要关注点。

Coherent：谢谢，David，Bernard 若是知道他的遗产能在激光光子学领域这些令人兴奋的基础研究中尽到绵薄之力，相信他一定会很高兴的。

Carlson：我也要感谢你们，感谢Coherent、OSA 以及委员会各位成员，感谢他们授予我这个荣誉，使我成为这个享有盛誉的新奖项的首位获得者。

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