纳米光芯片有望使超快激光器变成大规模部署系统

这项新研究是与纽约城市大学高级科学研究中心和加州理工学院合作进行的。 纽约城市大学高级科学研究中心近期发布的公告称，超快锁模激光器是研究自然界极短时间尺度事件不可或缺的工具，例如分子键的形成和断裂。化学反应以及湍流介质中的光传输。 锁模激光器的高速、高脉冲峰值强度和宽光谱覆盖等性能也催生了许多光子技术，包括光学原子钟和光子计算机。 然而，最先进的锁模激光器价格昂贵，设备规模大，功率要求高，基本上仅限于实验室使用。

论文第一作者、纽约市立大学高级科学研究中心助理教授郭秋石表示，团队的目标是将锁模激光器等大规模实验室系统转变为可量产和现场应用的芯片尺寸系统。 - 部署，并确保它们提供所需的令人满意的性能。

研究人员巧妙地将III-V族化合物半导体的激光增益特性与一种称为薄膜铌酸锂的新兴材料的电光特性结合起来，创造出集成在薄膜铌酸锂光学芯片上的电泵浦锁模激光器。 峰值输出功率可达0.5瓦。 电泵浦是指利用电流激发半导体材料中的电子，使它们跃迁到高能级，从而产生激光辐射。

这种芯片级锁模激光器还表现出许多传统激光器所没有的特性。 例如，通过调节泵浦电流，研究人员可以在 200 MHz 的宽频率范围内精确调整输出脉冲的重复率，这对于精确传感至关重要。

《科学》杂志编辑评论称，研究团队演示了如何部署具有良好性能指标的锁模激光器，表明基于光学芯片的锁模激光器在精密测量和光谱学方面具有广阔的前景。

公报称，这种新型锁模激光器在进入应用时仍面临诸多挑战。 研究人员的下一步是继续推进可用于便携式和手持设备的可扩展、集成、超快激光系统的实际实施。