新型硅激光器,可利用声波放大光线

科技工作者之家  |   2018-06-11 07:12

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▲工作中的硅激光器。

《科学》网络版6月8日在线报道,耶鲁大学(Yale University)应用物理学副教授彼得?拉基奇(Peter Rakich)等发明了一种新型硅激光器,它采用了纳米波导结构,可以利用声波放大光线。这对于扩展硅光子电路的应用有重要意义。

近年来,人们对转换光学技术的兴趣愈发浓厚(如纤维光学和自由空间激光转换为“光子”集成电路)。相较于常规电子学方法,在集成电路中使用光,能以更快的速度处理和发送信息。研究人员认为,由于与现有微电子器件的兼容性较好,硅光子学(基于硅芯片的光学电路)是该类技术的领先平台之一。拉基奇说:“过去几年里,硅光子技术经历了‘爆炸式’发展。我们不仅开始看到这些技术进入了商业产品,使数据中心的运行变得天衣无缝,我们还对新型光子设备进行了研究。这类技术有望使在芯片上实现生物传感和量子信息等成为现实。这是光子技术发展的黄金时代。” 

光子技术的快速发展催生了对新型硅激光器的迫切需求。然而,硅的间接能带问题一直是制约硅光子器的阻碍。论文第一作者、拉基奇实验室研究生尼尔斯?奥特斯特罗姆(Nils Otterstrom)说:“硅的固有性质虽然对许多芯片级光学技术颇为有益,但它也使得通过电流产生激光变得极其困难。这个问题已经困扰科学家们多年。在我们的方案中使用了光波和声波的组合来解决这个问题。”

奥特斯特罗姆等设计的装置的核心部分采用了跑道结构,可以用圆周运动的方式“困住”光。通过这一结构,可以最大限度的放大光,并为激光的产生提供必要反馈。为了用声波放大光,新硅激光器采用了拉基奇实验室开发的一种关键性结构。拉基奇解释说:“这种结构的本质是纳米波导。它可以将光波和声波紧密结合起来,使它们的相互作用最大化。” 论文合著者、拉基奇实验室研究生埃里克?基特劳斯(Eric Kittlaus)补充说:“这种波导的独特之处在于有两种截然不同的光传播途径。这使我们可以用更灵活的激光设计来塑造光声耦合。”

硅激光器不仅是一种光学激光器,还能产生高相干超声波。硅激光器的这些特性具有广泛的应用潜能,如集成振荡器和编码解码器等。

科界原创

 编译:雷鑫宇 审稿:西莫  编辑:张梦 

来源:

https://phys.org/news/2018-06-laser-silicon.html


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