目前，光孤子频梳的高速调制主要依赖于片下声光调制器，或电光调制器对泵浦激光的调制，极大地限制了光孤子系统的集成性。
对于片上光孤子的直接调制，通常研究人员利用材料的热光效应来调制微纳腔的性质，进而达到调制光孤子的目的。然而，这种方法的调制速度较慢，仅可实现 kHz 级别，难以满足大部分的光频梳应用的需求。
铌酸锂是一种优秀的材料，其具有较强的三阶非线性和电光效应。美国罗切斯特大学林强教授课题组长期研究薄膜铌酸锂器件，已在铌酸锂光孤子和电光调制器上取得了系列结果。
近期，该课题组提出了一种简单、高度集成的新方案。他们借助铌酸锂单晶薄膜平台，将光孤子微纳腔与片上电光调制器相结合，产生片上高速可调的光孤子，解决了片上调制速度较慢的问题。
具体来说，实现了高达 75MHz 的调制带宽和高达 5.0*1014Hz/s 的连续频率调制速率，比现有的微梳状技术快几个数量级。该器件可用于高相干度微波的产生和调制、自激自持相干微波的产生、调频连续波激光雷达以及双光梳频谱学。
锁相光频梳是目前能够产生最高相干度微波的方法。该器件提供了一种能利用光孤子频梳来产生自激自持的高相干度微波的有效途径，在微波合成、无线通讯、时钟等领域可能会产生良好的应用。
为测量目标的距离和速度，该团队使用调制的连续波激光源，通过改变激光的频率的方式来实现。该器件可以产生多个连续波激光源，同时通过电光调制来快速改变激光频率，因此在激光雷达中可能会出现很好的应用前景。
另外，该器件还能够适用于双光梳频谱学。双光梳频谱学利用两个具有不一样重复频率的光频梳间的拍频信号来测光谱或距离，是目前最大有可能替代传统光谱仪和测距仪的超高灵敏度的方法。只不过这样的解决方法对双光梳光源有很高的要求，是该方法普及应用的主要瓶颈之一。
林强教授表示： 我们大家可以在单一器件中，利用电压可调性质，产生丰富的不同的重复频率的光频梳。因此，会极大地简化双光梳谱仪的传感结构，在频谱和测距传感中拥有非常良好的应用潜力。
罗切斯特大学博士研究生贺扬、雷蒙 · 洛佩兹 · 里奥斯（Raymond Lopez-Rios）为论文共同第一作者，林强教授为论文通讯作者。
高频频率调谐和调制技术可以通过将信息编码在频率变化中，使得信号传输更高效。通过选择正真适合的调制方式和调制参数，可以在有限的频谱资源中传输更多的数据，来提升数据传输速率。
微梳技术能将光学频率同电学频率相链接，可轻松地实现较高频率的微波信号。锁相光频梳是目前能够产生最高相干度微波的最有效的方法，该技术能够同时产生密集的光频率分量，实现同时多通道信号调制和处理，对于高速数据传输和光通信系统中的频谱利用非常有益。
此外，微梳调制器基于微纳制造技术，能轻松实现紧凑的器件尺寸和高度集成的特点。这使得微梳调制器能够方便地与其他光学器件集成，以此来实现复杂的光学系统的构建，也有助于在光纤通信设备、光电子集成芯片等小型化设备中的应用。
铌酸锂具有较高的电光系数，即外加电场引起的折射率变化程度，这使得它可当作电光调制器件的优良材料。从上世纪 80 年代开始，传统的铌酸锂调制器已经在光通信中的到来广泛的应用。
近年来，随着薄膜铌酸锂的出现，微纳铌酸锂调制器也被成功制备。在该研究之前，林强教授课题组已完成了铌酸锂纳米梳的产生和铌酸锂电光调制器的相关研究。
此前，铌酸锂薄膜电光调制器都是基于 X 切铌酸锂，而 Z 切铌酸锂经常被忽略其也具有电光调制能力。由于所利用的电光系数不同，而且谐振腔形状和通常用的跑道不同，要重新设计电极的布置。
贺扬博士期间的研究方向是铌酸锂纳米梳。她表示，铌酸锂纳米梳由于光折变效应具有非常好的自发生性质，未来在光通信、雷达等应用中有着非常大的潜力，而这些应用都需要纳米梳频率的调制。
在以往研究中她发现，纳米梳的片上调制速度不高，而铌酸锂又有稳定高速的调制能力，因此，她非常好奇，如果把铌酸锂纳米梳和铌酸锂电光调制器相结合，会产生怎样的结果？
经过进一步的思考，此前铌酸锂孤子的重复频率都比较大，难以直接用探测器测量，并不太实用。因此，本次课题大多分布在在微波波段。
在器件的设计方面，研究人员进行了设计能产生纳米梳的微纳腔、电极的形态和放置的位置。
前期的器件制备主要在于测试与调整各个功能是不是正常。其中，发现当纳米梳重复频率降低时，拉曼激光产生的概率增加。贺扬解释说道： 由于拉曼激光的产生会影响光孤子的形成，所以我们重新设计了总线波导去抑制拉曼激光器。
相关功能的具体测试方面，罗切斯特大学林强教授课题组与加州理工大学克里 · 瓦哈拉（Kerry Vahala）教授课题组进行交流，并学习他们关于光孤子锁定的实验，取得了不错的结果。
贺扬表示，其印象比较深的是总线波导的设计。此前，在具有倍频程的铌酸锂光孤子的研究课题中，她设计总线波导时，就遇到了比较大的挑战：既不能让短波长的光在总线波导和环形腔之间的耦合太弱 , 也不能让长波长的光耦合太强。
后面遇到拉曼问题时，由于被倍频程孤子器件的设计折磨得太深，就立刻想到利用用耦合共振去让拉曼部分过耦合，也不由的感慨之前的不顺都是为以后的实验打下的基础。 她感叹道。
据该团队介绍，目前 75MHz 的调制的速度主要受光子寿命限制，将来能够最终靠改变器件设计来优化。几十 GHz 的带宽现阶段主要受调制电极局限，将来可以优化电极的设计来进一步提升。
据悉，课题组的后续计划会集中在利用该器件，来实现诸多新颖的实际应用。同时，研究人员会继续优化器件设计来进一步提高性能，比如调制效率、调制速度、微波的相噪声等。