一組研究人員開發(fā)出首個芯片級摻鈦藍寶石激光器，該項突破使其應(yīng)用范圍從原子鐘擴展到量子計算和光譜傳感器。

該研究成果發(fā)表在《自然·光子學》（Nature Photonics）上。 在鈦摻雜藍寶石激光器在1980年代推出時，它是激光領(lǐng)域的重大進步。它成功的關(guān)鍵是采用了增益介質(zhì)材料，即放大激光能量的材料。摻雜鈦離子的藍寶石被證明特別強大，提供比傳統(tǒng)半導體激光器更寬的激光發(fā)射帶寬。這項創(chuàng)新帶來了物理學、生物學和化學領(lǐng)域的基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)和廣泛應(yīng)用。

臺式鈦藍寶石激光器是許多學術(shù)和工業(yè)實驗室的必備品。然而，這種激光器的大帶寬是以相對較高的閾值為代價的，即它所需的功率量。因此，這些激光器價格昂貴且占用大量空間，在很大程度上限制了它們在實驗室研究中的使用。該研究的第一作者、Tang實驗室的研究生Yubo Wang說，如果不克服這一限制，鈦藍寶石激光器仍將僅限于少量客戶。

鈦藍寶石激光器的性能與芯片的小尺寸相結(jié)合，可以驅(qū)動受其消耗功率或空間限制的應(yīng)用，例如原子鐘、便攜式傳感器、可見光通信設(shè)備，甚至量子計算芯片。 為此，Tang實驗室展示了世界上第一個與芯片級光子電路集成的摻鈦藍寶石激光器，該激光器提供了芯片上迄今為止最寬的增益光譜，為眾多新應(yīng)用鋪平了道路。 關(guān)鍵在于激光器的低閾值。雖然傳統(tǒng)的鈦摻雜藍寶石激光器的閾值超過100毫瓦，但Tang實驗室的系統(tǒng)閾值約為6.5毫瓦。通過進一步調(diào)整，他們相信可以進一步將其降低到1毫瓦。他們開發(fā)的系統(tǒng)還與氮化鎵光電器件系列兼容，氮化鎵光電器件廣泛用于藍光LED和激光器。

審核編輯 ：李倩