從近紫外到近紅外波長的“指尖大小”激光器

隨著技術(shù)以指數(shù)級的速度不斷進(jìn)步，對新設(shè)備的需求也相應(yīng)增加，將系統(tǒng)小型化為芯片變得越來越重要。微電子技術(shù)改變了我們操縱電力的方式，使復(fù)雜的電子產(chǎn)品成為我們?nèi)粘Ｉ�活中不可或缺的一部分。同樣，集成光子學(xué)一直在徹底改變我們控制光的方式，用于數(shù)據(jù)通信、成像、傳感和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等應(yīng)用。通過使用微米級和納米級組件對光進(jìn)行路由和整形，集成光子學(xué)將整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)縮小到微型芯片的尺寸。

觸手可及的高性能激光器

盡管取得了成功，但集成光子學(xué)一直缺少實(shí)現(xiàn)完全小型化的關(guān)鍵組件：高性能芯片級激光器。雖然在近紅外激光器方面取得了一些進(jìn)展，但目前為光子芯片供電的可見光激光器仍然是臺(tái)式的，而且價(jià)格昂貴。由于可見光對于包括量子光學(xué)、顯示器和生物成像在內(nèi)的廣泛應(yīng)用至關(guān)重要，因此需要可調(diào)諧窄線寬芯片級激光器來發(fā)射不同顏色的光。

集成激光平臺(tái)圖，其中單個(gè)芯片產(chǎn)生窄線寬和覆蓋所有顏色的可調(diào)可見光。

ColumbiaEngineering的LipsonNanophotonicsGroup的研究人員創(chuàng)造了非常純色的可見激光，從近紫外線到近紅外，適合指尖。激光的顏色可以精確調(diào)整并且速度極快——高達(dá)每秒267拍赫茲，這對于量子光學(xué)等應(yīng)用至關(guān)重要。該團(tuán)隊(duì)率先展示了芯片級窄線寬和可調(diào)諧激光器，適用于低于紅光的顏色——綠色、青色、藍(lán)色和紫色。這些廉價(jià)的激光器還具有發(fā)射可見光的任何可調(diào)窄線寬集成激光器中最小的占地面積和最短的波長(404nm)。該研究于2021年5月14日在截止日期后的CLEO2021會(huì)議上首次提出，并于2022年12月23日由NaturePhotonics在線發(fā)表。

該研究的主要作者M(jìn)ateusCoratoZanarella說：“這項(xiàng)工作令人興奮的是，我們利用集成光子學(xué)的力量打破了現(xiàn)有的范式，即高性能可見激光器需要臺(tái)式且成本數(shù)萬美元，”博士學(xué)位與希金斯電氣工程教授和應(yīng)用物理學(xué)教授MichalLipson一起工作的學(xué)生。“到目前為止，縮小和大規(guī)模部署需要可調(diào)諧和窄線寬可見激光器的技術(shù)是不可能的。一個(gè)顯著的例子是量子光學(xué)，它需要在單個(gè)系統(tǒng)中使用多種顏色的高性能激光器。我們希望我們的發(fā)現(xiàn)將為現(xiàn)有技術(shù)和新技術(shù)實(shí)現(xiàn)完全集成的可見光系統(tǒng)�！�