這一光子芯片上的波導激光器不但提供了光纖激光器的性能，還有以前無法實現的頻率可調性。圖片來源：洛桑聯邦理工學院

瑞士洛桑聯邦理工學院研究人員研製出有史以來第一個(ge) 芯片集成的摻鉺波導激光器。該激光器性能接近基於(yu) 光纖的激光器，且將“精確可調波長”與(yu) “芯片級光子”兩(liang) 大實用性特點合二為(wei) 一。這一突破發表在新一期《自然·光子學》雜誌上。

研究人員使用最先進的製造工藝開發了這個(ge) 芯片級激光器。他們(men) 首先在超低損耗氮化矽光子集成電路上，構建了一個(ge) 片上光腔（一組提供光反饋的鏡子）；然後，在電路中植入高濃度鉺離子，以選擇性地產(chan) 生激光所需的有源增益介質；最後通過激發鉺離子使其能夠發光並產(chan) 生激光束。

為(wei) 了改進激光器性能並實現精確的波長控製，研究人員進行了創新的腔內(nei) 設計，使其具有一種基於(yu) 微環的遊標濾光片，這是一種可選擇特定頻率光的濾光片。濾光片允許在很寬的範圍內(nei) 動態調諧激光的波長，這一點不但使激光器用途廣泛，同時還確保了它在整個(ge) 光譜中都保持純淨、穩定地輸出。

研究人員表示，該芯片級鉺基激光器的性能優(you) 於(yu) 許多傳(chuan) 統係統。它保持了與(yu) 當前半導體(ti) 製造工藝的兼容性，這對於(yu) 在傳(chuan) 感器、陀螺儀(yi) 、激光雷達和光頻計量等設備中的應用非常重要。

除了以上應用，這一將鉺光纖激光器小型化並集成到芯片級設備中的成果，還可適用於(yu) 電信、醫療診斷和消費電子產(chan) 品中的便攜式和高度集成係統。

總編輯圈點

激光已經是現代社會(hui) 不可或缺的工具。無痛手術、精密製造、數據傳(chuan) 輸……人類對激光器件的需求一直在增長，激光器件的升級也從(cong) 未停步。近些年，使用摻雜稀土元素如鉺、鐿、釹等的光纖來製造激光成為(wei) 主流，光纖激光器可謂新一代全能“神器”。然而，想把光纖激光器做小，挑戰可不小。瑞士科學家此次的突破，是將鉺光纖激光器微型化並集成到芯片裏，讓小設備也能產(chan) 生激光。今後我們(men) 將在更多應用場景裏看到激光雷達、激光通信和激光陀螺儀(yi) 大顯身手。