在铌酸锂芯片上集成激光器 抓紧便捷的未来通信系统
- 2022-04-15270
现代信息产业的迅速发展，使得人们对于信息的容量和处理速度的需求都在飞速增加。铌酸锂是最广泛使用的光电材料之一，其电光特性出众，基于铌酸锂制备的电光调制器是现代光纤通信技术的支柱。并且其透明窗口范围、光学损耗、非线性性能、高速电光调制性能和压电性能等方面相较硅有很大的优势。
尽管在集成铌酸锂光子电路方面(从频率梳到频率转换器和调制器)取得了长足的进展，但有一个大部件仍然不容乐观、难以集成，那就是激光器。长距离电信网络、数据中心光互连和微波光子系统都依靠激光器来产生用于数据传输的光载体。在大多数情况下，激光器是独立的设备，位于调制器外部，这就使得整个系统更加昂贵，稳定性和可扩展性更差。
近日，哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员与行业合作伙伴携手，在铌酸锂芯片上开发了第一台全集成高功率激光器。他们将小型但功能强大的分布式反馈激光器集成在芯片上。这些激光器位于蚀刻在铌酸锂芯片内的小井或沟槽中，且与铌酸锂内的50千兆赫兹电光调制器相结合，构建了一个高功率发射器。
研究团队的集成芯片使用了小型但强大的分布式反馈激光器。在芯片上，激光器位于蚀刻在铌酸锂上的小井或沟槽中，在同一平台上制作的波导中提供高达60毫瓦的光功率。研究人员将激光器与铌酸锂中的50千兆赫的电光调制器结合起来，建立了一个高功率发射器。把激光器弄到铌酸锂芯片上已被证明是最大的设计挑战之一，研究团队使用了从以前的集成铌酸锂光子学发展中学到的所有纳米加工技巧和技术来克服这些挑战，实现了在铌酸锂薄膜平台上集成高功率激光器的目标。
集成高性能的即插即用激光器将大大降低未来通信系统的成本、复杂性和功耗。这是一个可以集成到更大的光学系统中的构件，可用于传感、激光雷达和数据电信等一系列应用。这项将铌酸锂薄膜器件与高功率激光器使用工业友好型工艺相结合的研究，朝着大规模、低成本、高性能发射阵列和光网络方向迈出了关键一步，并且为高功率电信系统、全集成光谱仪、光学遥感和量子网络的高效频率转换以及其他应用铺平了道路。
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