未來的諸多高新技術(shù)應(yīng)用和重大科研項(xiàng)目都迫切需要高性能、低成本、小型化的窄線寬激光，這些應(yīng)用領(lǐng)域包括未來自動(dòng)駕駛普及可能采用的調(diào)頻連續(xù)波激光雷達(dá)，低軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)使用的相干激光通訊，即將開展的太空引力探測(cè)，以及量子信息等。成熟的窄線寬固體和光纖激光在過去10年間線寬停留在kHz量級(jí)，體積大成本高，無法滿足上述經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科研項(xiàng)目對(duì)激光性能、成本和體積提出的更高要求。
使用高品質(zhì)光腔通過光反饋?zhàn)宰⑷腈i頻壓窄半導(dǎo)體激光線寬是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，可在性能、體積、大小、功耗各項(xiàng)指標(biāo)超越傳統(tǒng)的固體和光纖窄線寬激光。其中回音壁和片上微環(huán)腔是近些年學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)，制作的外腔窄線寬激光性能也獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但由于材料吸收和非線性效應(yīng)的限制，這些固體微腔外腔激光的噪聲和功率都難以進(jìn)一步改進(jìn)。中空FP光腔熱效應(yīng)和非線性效應(yīng)非常低，是制作外腔窄線寬激光的理想選擇。傳統(tǒng)的超穩(wěn)FP腔尺寸過大，需要復(fù)雜的系統(tǒng)維持高穩(wěn)定度，只能用于實(shí)驗(yàn)室。
中科院蘇州納米所梁偉研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)了mm級(jí)腔長(zhǎng)和>108高品質(zhì)因子的FP光腔，使用自注入鎖定技術(shù)研發(fā)了小體積、低成本的超窄線寬半導(dǎo)體激光，其洛倫茲線寬低于Hz，積分線寬低于100Hz，性能優(yōu)于已報(bào)道的片上微環(huán)混合集成窄線寬激光。該成果可極大加速基于FP高Q微腔的窄線寬激光技術(shù)走向?qū)嵱没摮晒?em>Compact sub-hertz linewidth laser enabled by self-injection lock to a sub-milliliter FP cavity為題發(fā)表在Optics Letters。該論文第一作者和通訊作者為梁偉研究員。
此外，梁偉研究員與深圳量子院和阿聯(lián)酋、俄羅斯多位學(xué)者聯(lián)合撰寫了題為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(shù)進(jìn)展，發(fā)表于Frontiers of physics。該論文第一作者為阿聯(lián)酋阿布扎比技術(shù)創(chuàng)新研究所Nikita M. Kondratiev研究員，通訊作者為Nikita M. Kondratiev研究員和南方科大劉駿秋教授。
以上兩項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然基金面上項(xiàng)目、中科院基礎(chǔ)研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃、江蘇省和蘇州市外國(guó)專家計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
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