研究人员开发的激光可以“重塑集成光子学的面貌”

来源：University of Rochester

图：一种新型混合集成激光器结构的示意图，具有“重塑集成光子学的潜力”。来源：Drawing by Mingxiao Li

       你如何将台式激光器的优点整合到指甲大小的半导体芯片上？

       Rochester大学电气与计算机工程教授Qiang Lin领导的一个研究团队在应对这一挑战方面树立了新的里程碑，第一台多色集成激光器：

• 在电信波长下发射高相干光
• 以创纪录的速度进行激光频率调谐
• 是第一个在可见波段具有快速可配置性的窄线宽激光器

       该项目发表在《Nature Communication》。

       这项技术“有潜力重塑集成光子学的格局”，作者Mingxiao Li和Lin Chang写道。

       这将为集成半导体激光器在LiDAR（光探测和测距）遥感中的新应用铺平道路，例如用于自动驾驶汽车。这项技术还可能导致微波光子学、原子物理学和AR/VR的进步。

“全芯片上激光器解决方案”

       集成半导体激光器一直是集成光子学的核心，在过去几十年中，使信息技术和基础科学取得了许多进步。

       “然而，尽管取得了这些令人印象深刻的成就，但当前集成激光器的关键功能却缺失了，”Li说。Chang补充道：“两大挑战，即缺乏快速可重构性和狭窄的频谱窗口，已经成为阻碍许多应用发展的主要瓶颈。”

       研究人员表示，他们已经克服了这些挑战，基于Pockels效应创造了一种新型集成半导体激光器。激光器与绝缘体上的铌酸锂平台集成。

新技术包括以下有益的功能：

• 快速频率啁啾，这在激光雷达传感器系统中是无价的，该系统通过记录短脉冲发射和反射光接收之间的时间来测量距离。

• 克服传统集成半导体激光器光谱带宽限制的频率转换能力。这将“大大减轻”开发新波长激光器的困难。

• 窄波长和快速可重构性，提供了一种“全芯片激光解决方案”，用于探测和操纵原子物理中的原子和离子，并有利于短波长的AR/VR和其他应用。

[1] Mingxiao Li et al, Integrated Pockels laser, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-33101-6