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首臺(tái)芯片級(jí)摻鈦藍(lán)寶石激光器研制成功

激光制造網(wǎng) 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)2023-01-31 我要評(píng)論(0 )   

美國(guó)耶魯大學(xué)一組研究人員開發(fā)出首臺(tái)芯片級(jí)摻鈦藍(lán)寶石激光器,這項(xiàng)突破的應(yīng)用范圍涵蓋從原子鐘到量子計(jì)算和光譜傳感器。研究結(jié)果近日發(fā)表在《自然·光子學(xué)》雜志上。摻...

美國(guó)耶魯大學(xué)一組研究人員開發(fā)出首臺(tái)芯片級(jí)摻鈦藍(lán)寶石激光器,這項(xiàng)突破的應(yīng)用范圍涵蓋從原子鐘到量子計(jì)算和光譜傳感器。研究結(jié)果近日發(fā)表在《自然·光子學(xué)》雜志上。

摻鈦藍(lán)寶石激光器在20世紀(jì)80年代問世,可謂激光領(lǐng)域的一大進(jìn)步。它成功的關(guān)鍵是用作放大激光能量的材料。摻鈦藍(lán)寶石被證明十分強(qiáng)大,因?yàn)樗峁┝吮葌鹘y(tǒng)半導(dǎo)體激光器更寬的激光發(fā)射帶寬。這一創(chuàng)新引領(lǐng)了物理學(xué)、生物學(xué)和化學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)和無(wú)數(shù)應(yīng)用。

臺(tái)式摻鈦藍(lán)寶石激光器是許多學(xué)術(shù)和工業(yè)實(shí)驗(yàn)室的必備設(shè)備。然而,這種激光器的大帶寬是以相對(duì)較高的閾值為代價(jià)的,也就是它所需的功率較高。因此,這些激光器價(jià)格昂貴,占用大量空間,在很大程度上限制了它們?cè)趯?shí)驗(yàn)室研究中的使用。研究人員表示,如果不克服這一限制,摻鈦藍(lán)寶石激光器仍將僅限于小眾客戶。

將摻鈦藍(lán)寶石激光器的性能與芯片的小尺寸相結(jié)合,可驅(qū)動(dòng)受功耗或空間大小限制的應(yīng)用,如原子鐘、便攜式傳感器、可見光通信設(shè)備,甚至量子計(jì)算芯片。

耶魯大學(xué)展示了世界上第一臺(tái)集成了芯片級(jí)光子電路的摻鈦藍(lán)寶石激光器,它提供了芯片上迄今看到的最寬增益譜,為許多新的應(yīng)用鋪平了道路。

新研究的關(guān)鍵在于激光器的低閾值。傳統(tǒng)摻鈦藍(lán)寶石激光器的閾值超過100毫瓦,而新系統(tǒng)的閾值約為6.5毫瓦,通過進(jìn)一步調(diào)整,研究人員相信可將閾值降低到1毫瓦。此外,新系統(tǒng)還與廣泛用于藍(lán)色LED和激光的氮化鎵光電子器件兼容。

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