近日，瑞士聯(lián)邦理工學院（EPFL）和IBM的科學家們宣布開發(fā)出了一種新型激光器，這種激光器有望對光學測距技術產(chǎn)生重大影響。

該激光器是基于鋰鈮酸材料，這種材料通常用于光調(diào)制器領域，它能夠控制通過設備傳輸?shù)墓獾念l率或強度。鈮酸鋰之所以價值頗高，是因為它可以處理大量的光功率，并且具有很高的Pockels系數(shù)，這意味著當對其施加電場時，它可以改變其光學性質。

研究人員通過將鈮酸鋰與氮化硅結合，從而成功打造出一種新型的混合集成可調(diào)諧激光器。研究人員通過將鈮酸鋰與氮化硅結合，實現(xiàn)了他們的突破，這使他們能夠生產(chǎn)出一種新型的混合集成可調(diào)諧激光器。

這項研究已發(fā)表在3月15日的《自然》（Nature）雜志上。

適配激光雷達應用

這種方法產(chǎn)生了一種具有低頻噪聲的激光（衡量激光頻率穩(wěn)定程度的標準），同時能夠實現(xiàn)快速波長調(diào)諧——這兩個方面都是用于光探測和測距（激光雷達）應用的激光的關鍵特性。然后，開發(fā)人員進行了光學測距實驗，他們使用激光高精度地測量了距離。

除了集成激光器之外，這一混合特性平臺還有望實現(xiàn)用于電信的集成收發(fā)器以及用于量子計算的微波光學換能器。

該項目EPFL方面的負責人Tobias J．Kippenberg教授表示：“這一結果的顯著之處在于，激光同時提供了低相位噪聲和快速皮秒級調(diào)諧，以往這在這樣一個芯片規(guī)模集成激光器中以前從未實現(xiàn)過。”

實現(xiàn)多方面突破

盡管最近的進展已經(jīng)證明了基于LiNbO3的可調(diào)諧集成激光器，但該平臺在證明頻率敏捷、窄線寬集成激光器方面的全部潛力尚未實現(xiàn)。

上述研究報道了一種基于混合氮化硅（Si3N4－LiNbO3）光子平臺的快速調(diào)諧激光器，并演示了其在相干激光測距中的應用。平臺基于超低損耗Si3N4光子集成電路與薄膜LiNbO3的異質集成，通過在晶片級直接鍵合，實現(xiàn)了比之前演示的芯片級集成低得多的傳播損耗（低至8．5分貝／米），并通過自注入鎖定激光二極管實現(xiàn)了窄線寬激光。

據(jù)顯示，諧振器的混合模式能夠以12 × 1015Hz的速度進行電光激光頻率調(diào)諧，具有高線性度和低遲滯，同時保持窄線寬。使用上述混合集成激光器，研究人員們進行了概念驗證相干光學測距（FMCW激光雷達）實驗。通過將LiNbO3材料應用于Si3N4光子集成電路上，研究人員們創(chuàng)造了一個平臺，該結合了薄膜LiNbO3和Si3N4各自的優(yōu)勢，最終實現(xiàn)了精確的光刻控制、成熟的制造和超低損耗。

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審核編輯 ：李倩