光子晶片上摻鉺波導雷射器問世

科技日報北京6月12日電(記者張夢然)瑞士洛桑聯邦理工學院研究人員研製出有史以來第一個晶片集成的摻鉺波導雷射器。該雷射器效能接近基於光纖雷射器,且將“精確可調波長”與“晶片級光子”兩大實用性特點合二為一。

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科技日報北京6月12日電(記者張夢然)瑞士洛桑聯邦理工學院研究人員研製出有史以來第一個晶片集成的摻鉺波導雷射器。該雷射器效能接近基於光纖雷射器,且將“精確可調波長”與“晶片級光子”兩大實用性特點合二為一。這一突破發表在新一期《自然·光子學》雜誌上。

研究人員使用最先進的制造技術開發了這個晶片級雷射器。他們首先在超低損耗氮化矽光子集成電路上,構建了一個片上光腔(一組提供光迴響的鏡子);然後,在電路中植入高濃度鉺離子,以選擇性地產生雷射所需的有源增益介質;最後通過激發鉺離子使其能够發光並產生雷射束。

為了改進雷射器效能並實現精確的波長控制,研究人員進行了創新的腔內設計,使其具有一種基於微環的遊標濾光片(一種可選擇特定頻率光的濾光片)。濾光片允許在很寬的範圍內動態調諧雷射波長,這一點不但使雷射器用途廣泛,同時還確保了它在整個光譜中都保持純淨、穩定地輸出。

研究人員表示,該晶片級鉺基雷射器的效能優於許多傳統系統。它保持了與當前電晶體制造技術的相容性,這對於在感測器、陀螺儀、雷射雷達和光頻計量等設備中的應用非常重要。

除了以上應用領域,這一將波導雷射器小型化並集成到晶片級設備中的成果,還適用於電信、醫療診斷和消費電子產品中的可擕式和高度集成系統。

雷射已經是現代社會不可或缺的工具。無痛手術、精密製造、資料傳輸……人類對雷射器件的需求一直在增長,雷射器件的陞級也從未停步。近些年,使用摻雜稀土元素如鉺、鐿、釹等的光纖來製造雷射成為主流,光纖雷射器可謂新一代全能“神器”。然而,想把光纖雷射器做小,挑戰可不小。瑞士科學家此次的突破,是將鉺光纖雷射器微型化並集成到晶片裏,讓小設備也能產生雷射。今後,我們將在更多應用場景裏看到雷射雷達、雷射通信和鐳射陀螺儀大顯身手。

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本文標題: 光子晶片上摻鉺波導雷射器問世
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1718273687513599
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