首个在铌酸锂芯片上集成的激光器面世

2022-04-12 15:08

美国哈佛大学科学家在最新一期《Optica》杂志上发表研究称，他们研制出了首个集成在铌酸锂芯片上的激光器。

片上激光器与铌酸锂中的50千兆赫电光调制器相结合，构成高功率发射器。（图片来源：Second Bay Studios／Harvard SEAS）

据研究人员解释，长途通信网络、数据中心光互连和微波光子系统都依靠激光来产生用于数据传输的光载波。在大多数情况下，激光器是独立的设备，位于调制器的外部，这令整个系统更加昂贵，稳定性和可扩展性也更低。

现在，哈佛大学工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员与Freedom Photonics和HyperLight Corporation的行业伙伴合作，在铌酸锂芯片上开发了第一个完全集成的高功率激光器，为高功率通信系统、完全集成的光谱仪、光学遥感和量子网络的高效频率转换以及其他应用铺平了道路。

SEAS的 Marko Loncar教授，同时也是该研究的资深作者说：“集成铌酸锂光子学是开发高性能芯片级光学系统的重要平台，但将激光器连接到铌酸锂芯片上已被证明是最大的设计挑战之一。在这项研究中，我们使用了从集成铌酸锂光子学的先前发展中学到的所有纳米制造技巧和技术来克服这些挑战，并实现了在薄膜铌酸锂平台上集成高功率激光器的目标。”

Loncar和他的团队使用小而强大的分布式反馈激光器作为他们的集成芯片。在芯片上，激光器位于蚀刻在铌酸锂中的小孔或沟槽中，并在同一平台制造的波导中提供高达60毫瓦的光功率。研究人员将激光器与铌酸锂中的50千兆赫电光调制器相结合，以构建高功率发射器。

SEAS研究生，该研究的第一作者Amirhassan Shams－Ansari说：“集成高性能即插即用激光器将显著降低未来通信系统的成本、复杂性和功耗。它可以集成到更大的光学系统中，用于传感、激光雷达和数据通信等一系列应用。”

通过将薄膜铌酸锂器件与采用行业友好型工艺的高功率激光器相结合，这项研究代表了迈向大规模、低成本和高性能发射器阵列和光网络的关键一步。接下来，该团队的目标是提高激光器的功率和可扩展性，以用于更多应用。