指尖大小的高性能超快激光器制成可用于無GPS情況下導航等場景
時間：2023-11-15 來源：科技日報
基于納米光子鈮酸鋰的芯片級超快鎖模激光器。 圖片來源：阿里雷扎·馬蘭迪
據《科學》雜志新發表的一篇封面文章介紹，美國紐約市立大學研究人員展示了一種在納米光子芯片上創建高性能超快激光器的新方法。這種小型化鎖模激光器，能以飛秒（萬億分之一秒）間隔發射一系列超短相干光脈沖。
超快鎖模激光器可有助解開自然界最快時間尺度的秘密，例如化學反應過程中分子鍵的形成或斷裂，或者湍流介質中的光傳播。鎖模激光器的高速、脈沖峰值強度和廣譜覆蓋范圍也使得許多光子技術成為可能，包括光學原子鐘、生物成像以及利用光計算和處理數據的計算機。
但目前最先進的鎖模激光器仍然屬于極為昂貴的、功率要求高的桌面系統，僅限于實驗室使用。新研究的目標就是將其轉變為可批量生產和現場部署的芯片大小的系統。
此次研究人員利用了一種薄膜鈮酸鋰（TFLN）新興材料平臺，對其施加外部射頻電信號就可有效地整形和精確控制激光脈沖。團隊將III-V族半導體的高激光增益和TFLN納米級光子波導的高效脈沖整形能力結合起來，研制出一種發射0.5瓦高輸出峰值功率的激光器。
除了像指尖般大小的緊湊尺寸之外，新展示的鎖模激光器還表現出許多傳統激光器無法達到的特性，例如只要調節泵浦電流，其就能在200兆赫茲的寬范圍內精確調諧輸出脈沖的重復頻率。團隊希望通過激光器的強大可重構性，實現芯片級、頻率穩定的梳狀源，這對于精密傳感至關重要。
這一成果的實用性包括可使用手機診斷眼部疾病，或分析食物和環境中的大腸桿菌以及危險病毒，并可在GPS受損或不可用時實現導航。（張夢然）
