据  李茜楠 报道，Sciencedaily 网站2018年11月28日讯，光子芯片利用光波代替电流传输数据，已经在计时和通信等领域开展了先进的基础性研究。但对于许多应用来讲，为了连接更大的芯片外系统，需要光子芯片的光束被大幅的放大。宽光束可以提高医学成像、诊断程序、微量化学物检测安全系统和原子分析设备的检测速度和灵敏度。  
        美国国家标准与技术研究所(NIST)的科学家已经开发出一种高效的光学放大器，可以将光束的直径放大400倍。NIST的物理学家Vladimir Aksyuk以及来自马里兰大学纳米中心和德克萨斯理工大学的研究人员将他们的成果发表在了《Science and Applications》杂志上。  
        平板狭缝在垂直方向上控制光线的宽窄，但是并没有在横向方向上提供约束。当波导和平板之间的间隙逐渐改变时，穿过平板的光形成了精确定向的光束，其宽度是原始光束300nm的400倍。  
        在第二级放大阶段，也就是在光的垂直维度放大时，穿过平板的光束遇到了衍射光栅。衍射光栅具有周期性的条纹，这些周期性的条纹会散射光线。研究小组设计了不同深度和间距的条纹以便于光波的结合，形成单一宽波束，指向一个接近直角的芯片表面。  
        最重要的是在两级放大过程中，光能够保持准直性和平行性，这样光束不会发散并能够精确的保持在目标上。准直光束的面积足够大以至于可以进行远距离光学特性的检测。  
        研究人员与科罗拉多州博尔德NIST的John Kitching团队合作，已经使用两级放大系统成功的分析了约1亿个气态铷原子从一个能级跃迁到另一个能级时的特性。这是一个重要的概念验证，因为基于光和原子气体之间相互作用的设备可以测量时间、长度和磁场等，并应用在导航、通信和医学上。  
        Kitching 说：“原子移动非常快，如果监测它们的光束太小，它们进出光束的速度就会非常快，以至于很难测量它们。”他补充说:“使用大型激光束，原子在光束中停留的时间更长，从而能够更精确地测量原子的特性。” 这样的测量可以提高波长和时间的标准。