研究人员开发出芯片级掺钛蓝宝石激光器

一组研究人员开发出首个芯片级掺钛蓝宝石激光器，该项突破使其应用范围从原子钟扩展到量子计算和光谱传感器。

该研究成果发表在《自然·光子学》（Nature Photonics）上。 在钛掺杂蓝宝石激光器在1980年代推出时，它是激光领域的重大进步。它成功的关键是采用了增益介质材料，即放大激光能量的材料。掺杂钛离子的蓝宝石被证明特别强大，提供比传统半导体激光器更宽的激光发射带宽。这项创新带来了物理学、生物学和化学领域的基础发现和广泛应用。

台式钛蓝宝石激光器是许多学术和工业实验室的必备品。然而，这种激光器的大带宽是以相对较高的阈值为代价的，即它所需的功率量。因此，这些激光器价格昂贵且占用大量空间，在很大程度上限制了它们在实验室研究中的使用。该研究的第一作者、Tang实验室的研究生Yubo Wang说，如果不克服这一限制，钛蓝宝石激光器仍将仅限于少量客户。

钛蓝宝石激光器的性能与芯片的小尺寸相结合，可以驱动受其消耗功率或空间限制的应用，例如原子钟、便携式传感器、可见光通信设备，甚至量子计算芯片。 为此，Tang实验室展示了世界上第一个与芯片级光子电路集成的掺钛蓝宝石激光器，该激光器提供了芯片上迄今为止最宽的增益光谱，为众多新应用铺平了道路。 关键在于激光器的低阈值。虽然传统的钛掺杂蓝宝石激光器的阈值超过100毫瓦，但Tang实验室的系统阈值约为6.5毫瓦。通过进一步调整，他们相信可以进一步将其降低到1毫瓦。他们开发的系统还与氮化镓光电器件系列兼容，氮化镓光电器件广泛用于蓝光LED和激光器。

审核编辑 ：李倩