科学家首次在硅光子芯片上集成有机激光器

2016-04-23 09:50

　　在纳米光子学领域，科学家首次将有机增益介质的激光器集成到硅光子芯片上。未来在低成本生物传感器领域具有很大的应用潜力，例如快速诊断等。

　　“这是有机激光器首次被集成到单晶硅光子芯片上”，卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）研究员Christian Koos表示：“该激光器的实际意义为低成本大规模集成。从长远来看，单个激光器的制造成本大幅度降低有望成为可能。”

　　在同一基片上集成大量不同部件，低成本制造光学微芯片成为主要挑战。时至今日，通过硅材料制造光学部件已成为可能。这些所谓的硅光子器件通过高度发达的微电子纳米制造工艺生产，这种制造工艺可以用于低成本大批量光子器件制造。这些微小的器件可以使信息通信更加节能高效，并且非常适合紧凑型生物传感器。

　　如何在芯片上集成光源的问题仍未解决，由于其电子结构硅半导体很难作为光发射器。当在不同能态下电子转移非常活跃，但是能量最终以热能形式释放，而不是光能。

硅光子芯片上的有机激光器

　　KIT研究人员研发出一种新型红外波段激光器。为达到这个目的，他们通过掺杂色素的高分子聚合物构成硅基维纳波导。有机激光器运行能量来自于上部，垂直于芯片表面，由脉冲光源提供。产生的激光光束直接耦合进入硅基维纳波导。研究人员成功实现了1310nm脉冲激光辐射，单片峰值功率超过1 W。通过掺杂不同色素，利用不同激光谐振腔，该激光器波长可以在款波段内调整。