美國哈佛大學科學家在最新一期《Optica》雜志上發(fā)表研究稱，他們研制出了首個集成在鈮酸鋰芯片上的激光器。
片上激光器與鈮酸鋰中的50千兆赫電光調制器相結合，構成高功率發(fā)射器。（圖片來源：Second Bay Studios／Harvard SEAS）
據研究人員解釋，長途通信網絡、數據中心光互連和微波光子系統(tǒng)都依靠激光來產生用于數據傳輸的光載波。在大多數情況下，激光器是獨立的設備，位于調制器的外部，這令整個系統(tǒng)更加昂貴，穩(wěn)定性和可擴展性也更低。
現在，哈佛大學工程與應用科學學院（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、光學遙感和量子網絡的高效頻率轉換以及其他應用鋪平了道路。
SEAS的 Marko Loncar教授，同時也是該研究的資深作者說：“集成鈮酸鋰光子學是開發(fā)高性能芯片級光學系統(tǒng)的重要平臺，但將激光器連接到鈮酸鋰芯片上已被證明是最大的設計挑戰(zhàn)之一。在這項研究中，我們使用了從集成鈮酸鋰光子學的先前發(fā)展中學到的所有納米制造技巧和技術來克服這些挑戰(zhàn)，并實現了在薄膜鈮酸鋰平臺上集成高功率激光器的目標。”
Loncar和他的團隊使用小而強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，并在同一平臺制造的波導中提供高達60毫瓦的光功率。研究人員將激光器與鈮酸鋰中的50千兆赫電光調制器相結合，以構建高功率發(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、復雜性和功耗。它可以集成到更大的光學系統(tǒng)中，用于傳感激光雷達和數據通信等一系列應用。”
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合，這項研究代表了邁向大規(guī)模、低成本和高性能發(fā)射器陣列和光網絡的關鍵一步。接下來，該團隊的目標是提高激光器的功率和可擴展性，以用于更多應用。
