尽管最近在集成铌酸锂光子电路方面取得了所有的进展–从频率梳到频率转换器和调制器–但有一个大部件仍然令人沮丧地难以集成：激光器。长途电信网络、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，在调制器之外，使得整个系统更加昂贵，稳定性和可扩展性更差。
现在，来自哈佛大学约翰-A-保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员与Freedom Photonics和HyperLight公司的行业伙伴合作，开发了第一个完全集成在铌酸锂芯片上的高功率激光器，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。
“集成铌酸锂光子学是开发高性能芯片级光学系统的一个很有前途的平台，但是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，”SEAS电气工程和应用物理学的Tiantsai Lin教授和该研究的高级作者Marko Loncar说。”在这项研究中，我们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”。
这项研究发表在《Optica》杂志上。
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Loncar和他的团队为他们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。
“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，”SEAS的研究生和该研究的第一作者Amirhassan Shams-Ansari说。”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。”
通过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，这项研究代表了向大规模、低成本和高性能发射器阵列和光学网络迈出的关键一步。接下来，该团队的目标是提高激光器的功率和可扩展性，以实现更多的应用。
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