在鈮酸鋰芯片上集成的首個激光器 抓緊便捷的未來通信系統
【化工儀器網 項目成果】現代信息產業的迅速發展，使得人們對于信息的容量和處理速度的需求都在飛速增加。鈮酸鋰是最廣泛使用的光電材料之一，其電光特性出眾，基于鈮酸鋰制備的電光調制器是現代光纖通信技術的支柱。并且其透明窗口范圍、光學損耗、非線性性能、高速電光調制性能和壓電性能等方面相較硅有很大的優勢。
盡管在集成鈮酸鋰光子電路方面(從頻率梳到頻率轉換器和調制器)取得了長足的進展，但有一個大部件仍然不容樂觀、難以集成，那就是激光器。長距離電信網絡、數據中心光互連和微波光子系統都依靠激光器來產生用于數據傳輸的光載體。在大多數情況下，激光器是獨立的設備，位于調制器外部，這就使得整個系統更加昂貴，穩定性和可擴展性更差。
近日，哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院(SEAS)的研究人員與行業合作伙伴攜手，在鈮酸鋰芯片上開發了第一臺全集成高功率激光器。他們將小型但功能強大的分布式反饋激光器集成在芯片上。這些激光器位于蝕刻在鈮酸鋰芯片內的小井或溝槽中，且與鈮酸鋰內的50千兆赫茲電光調制器相結合，構建了一個高功率發射器。
研究團隊的集成芯片使用了小型但強大的分布式反饋激光器。在芯片上，激光器位于蝕刻在鈮酸鋰上的小井或溝槽中，在同一平臺上制作的波導中提供高達60毫瓦的光功率。研究人員將激光器與鈮酸鋰中的50千兆赫的電光調制器結合起來，建立了一個高功率發射器。把激光器弄到鈮酸鋰芯片上已被證明是最大的設計挑戰之一，研究團隊使用了從以前的集成鈮酸鋰光子學發展中學到的所有納米加工技巧和技術來克服這些挑戰，實現了在鈮酸鋰薄膜平臺上集成高功率激光器的目標。
集成高性能的即插即用激光器將大大降低未來通信系統的成本、復雜性和功耗。這是一個可以集成到更大的光學系統中的構件，可用于傳感、激光雷達和數據電信等一系列應用。這項將鈮酸鋰薄膜器件與高功率激光器使用工業友好型工藝相結合的研究，朝著大規模、低成本、高性能發射陣列和光網絡方向邁出了關鍵一步，并且為高功率電信系統、全集成光譜儀、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。
(資料參考來源：科技日報)
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