共建实验室:中日激光产业的“合作”与“较量”
面对这些令人沮丧的数据,Washio试图用日本激光材料加工行业最近的快速发展缓和大家好的情绪。这些包括最近日本LMP系统研发人员获得的创新奖项、LMP应用越来越多的光纤激光器,以及NADEX激光研究中心的发展。该研究中心即将研制出世界第一个100kW光纤激光器。
二、日本激光产业的最新进展
1、日本研制出高温下稳定运行的硅基量子点激光器
日本东京大学研制出了键合在硅基底上的1.3m量子点(QD)激光二极管(发表在《应用物理快报》2013年第六期,作者Katsuaki Tanabe等)。光子电路通常以硅为基底,但目前的光源通常采用化合物半导体研制。特别是,研究人员正在寻求大温度范围下稳定工作的器件,以实现更高的工作温度。东京大学的器件是采用硅掺杂部分P型砷化镓(GaAs)壁垒结合自行聚合砷化铟(InAs)形成量子点,以构建激光二极管的有源发光区域,再将这些器件键合到硅基底上。
有源区域由8层P-GaAs壁垒中自行聚合的InAs 量子点结构组成。每层的点密度为6×1010/cm2。试验中对直接和金属介导两种键合工艺进行了测试,两种工艺研制的器件均可在超过100℃的条件下发射1.3m(光通信的O波段)的激光。这些结果证实了,采用晶圆键合工艺研制的硅上III-V族量子点激光器有望在高密度光子集成电路中实现温度稳定的运行。
2、日本光学采用飞秒脉冲激光在玻璃内部形成衍射光学部件
近日,日本光学玻璃厂商小原(OHARA)公开了利用飞秒脉冲激光在玻璃内部形成衍射光学部件的技术。据介绍,还可通过追加滤波器和镜头功能等,或者与原来的光学镜头组合,以实现功能复合化。
小原在展区实际演示了该技术,包括在超薄玻璃板内部形成衍射光栅并对白色光进行光谱分离、形成柱面镜(Cylindrical Lens)并使光线纵向聚光,以及利用飞秒脉冲激光在内部形成发光中心部分、在照射紫外线时使玻璃内部发出红光。
据小原介绍,由于此次的技术可在玻璃内部形成折射率各不相同的部位,因此,除了衍射光栅,还可形成使光线以1mm的曲率半径弯曲90度的光波导。
3、日本JAXA研制出新型InGaAs半导体激光器
近日,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)成功制造出了30mm见方的InGaAs单结晶。这是通过利用宇宙实验获得的成果,开发出使温度与浓度梯度一致的新结晶成长法,并通过减小溶液的厚度抑制对流实现结晶化。该产品是根据以独立行政法人新能源及产业技术综合开发机构(NEDO)为中心制定的共同研究协议,由JAXA与NTT及Furuuchi Chemical共同开发出来的。
另外,JAXA等还采用此次开发的结晶技术制造出了半导体激光器,并利用光纤进行了通信实验。采用波长为1.3μm的激光成功进行了20km的远程通信。通过光纤传导准确无误地传输了每秒1010次的闪烁信号。
InGaAs半导体激光器与原来的InP半导体激光器相比,即使温度升高,输出功率也不会明显降低。因此,无需冷却,因而可减少耗电量。JAXA期待今后InGaAs半导体激光器可作为能够大幅削减耗电量的半导体激光器,应用于基于光通信的都市网络基站。
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