未來的諸多高新技術應用和重大科研項目都迫切需要高性能、低成本、小型化的窄線寬激光,這些應用領域包括未來自動駕駛普及可能采用的調頻連續波激光雷達,低軌道衛星網絡使用的相幹激光通訊,即將開展的太空引力探測,以及量子信息等。成熟的窄線寬固體(ti) 和光纖激光在過去10年間線寬停留在kHz量級,體(ti) 積大成本高,無法滿足上述經濟發展和科研項目對激光性能、成本和體(ti) 積提出的更高要求。
使用高品質光腔通過光反饋自注入鎖頻壓窄半導體(ti) 激光線寬是近年來發展起來的新技術,可在性能、體(ti) 積、大小、功耗各項指標超越傳(chuan) 統的固體(ti) 和光纖窄線寬激光。其中回音壁和片上微環腔是近些年學術界研究的熱點,製作的外腔窄線寬激光性能也獲得了長足的進步。但由於(yu) 材料吸收和非線性效應的限製,這些固體(ti) 微腔外腔激光的噪聲和功率都難以進一步改進。中空FP光腔熱效應和非線性效應非常低,是製作外腔窄線寬激光的理想選擇。傳(chuan) 統的超穩FP腔尺寸過大,需要複雜的係統維持高穩定度,隻能用於(yu) 實驗室。
中科院蘇州納米所梁偉(wei) 研究員團隊開發了mm級腔長和>108高品質因子的FP光腔,使用自注入鎖定技術研發了小體(ti) 積、低成本的超窄線寬半導體(ti) 激光,其洛倫(lun) 茲(zi) 線寬低於(yu) Hz,積分線寬低於(yu) 100Hz,性能優(you) 於(yu) 已報道的片上微環混合集成窄線寬激光。該成果可極大加速基於(yu) FP高Q微腔的窄線寬激光技術走向實用化,該成果以Compact sub-hertz linewidth laser enabled by self-injection lock to a sub-milliliter FP cavity為(wei) 題發表在Optics Letters。該論文第一作者和通訊作者為(wei) 梁偉(wei) 研究員。
此外,梁偉(wei) 研究員與(yu) 深圳量子院和阿聯酋、俄羅斯多位學者聯合撰寫(xie) 了題為(wei) Recent advances in laser self-injection locking to high-Q microresonators的綜述,介紹激光自注入鎖定技術進展,發表於(yu) Frontiers of physics。該論文第一作者為(wei) 阿聯酋阿布紮比技術創新研究所Nikita M. Kondratiev研究員,通訊作者為(wei) Nikita M. Kondratiev研究員和南方科大劉駿秋教授。
以上兩(liang) 項工作得到了國家自然基金麵上項目、中科院基礎研究團隊計劃、江蘇省和蘇州市外國專(zhuan) 家計劃等項目的資助。
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