美國哈佛大學(xué)科學(xué)家在最新一期《Optica》雜志上發(fā)表研究稱，他們研制出了首個(gè)集成在鈮酸鋰芯片上的激光器。
片上激光器與鈮酸鋰中的50千兆赫電光調(diào)制器相結(jié)合，構(gòu)成高功率發(fā)射器。（圖片來源：Second Bay Studios／Harvard SEAS）
據(jù)研究人員解釋，長途通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心光互連和微波光子系統(tǒng)都依靠激光來產(chǎn)生用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓廨d波。在大多數(shù)情況下，激光器是獨(dú)立的設(shè)備，位于調(diào)制器的外部，這令整個(gè)系統(tǒng)更加昂貴，穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性也更低。
現(xiàn)在，哈佛大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）的研究人員與Freedom Photonics和HyperLight Corporation的行業(yè)伙伴合作，在鈮酸鋰芯片上開發(fā)了第一個(gè)完全集成的高功率激光器，為高功率通信系統(tǒng)、完全集成的光譜儀、光學(xué)遙感和量子網(wǎng)絡(luò)的高效頻率轉(zhuǎn)換以及其他應(yīng)用鋪平了道路。
SEAS的 Marko Loncar教授，同時(shí)也是該研究的資深作者說：“集成鈮酸鋰光子學(xué)是開發(fā)高性能芯片級(jí)光學(xué)系統(tǒng)的重要平臺(tái)，但將激光器連接到鈮酸鋰芯片上已被證明是最大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)之一。在這項(xiàng)研究中，我們使用了從集成鈮酸鋰光子學(xué)的先前發(fā)展中學(xué)到的所有納米制造技巧和技術(shù)來克服這些挑戰(zhàn)，并實(shí)現(xiàn)了在薄膜鈮酸鋰平臺(tái)上集成高功率激光器的目標(biāo)。”
Loncar和他的團(tuán)隊(duì)使用小而強(qiáng)大的分布式反饋激光器作為他們的集成芯片。在芯片上，激光器位于蝕刻在鈮酸鋰中的小孔或溝槽中，并在同一平臺(tái)制造的波導(dǎo)中提供高達(dá)60毫瓦的光功率。研究人員將激光器與鈮酸鋰中的50千兆赫電光調(diào)制器相結(jié)合，以構(gòu)建高功率發(fā)射器。
SEAS研究生，該研究的第一作者Amirhassan Shams－Ansari說：“集成高性能即插即用激光器將顯著降低未來通信系統(tǒng)的成本、復(fù)雜性和功耗。它可以集成到更大的光學(xué)系統(tǒng)中，用于傳感激光雷達(dá)和數(shù)據(jù)通信等一系列應(yīng)用。”
通過將薄膜鈮酸鋰器件與采用行業(yè)友好型工藝的高功率激光器相結(jié)合，這項(xiàng)研究代表了邁向大規(guī)模、低成本和高性能發(fā)射器陣列和光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵一步。接下來，該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是提高激光器的功率和可擴(kuò)展性，以用于更多應(yīng)用。
