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    从光纤通讯到医疗诊断，可调谐激光器是现代科技的基石。但恒久以来，其机能、体积与成本好像是不成兼患上的 鱼与熊掌 。近日，哈佛年夜学工程与运用科学学院（SEAS）与维也纳工业年夜学（TU Wien）的研究职员结合开发出一种新型可调谐半导体激光器，有望经由过程一种极为精良的芯片级设计，完全打破这一技能瓶颈。该激光器于简便的架构中交融了当前进步前辈激光技能的焦点上风，具有光滑、靠得住且宽规模的波长调谐能力，于高速通讯、医疗诊断及气体传感等范畴有广泛运用远景。相干研究结果发表于Optica上。

现有技能的 衡量困境

可调谐激光器指的是一种输出波长可按需调解及切确节制的激光器，它于高速通讯、医疗诊断、自然气管道安全检测等浩繁范畴都阐扬着要害作用。不外，现有技能仍存于不小的瓶颈：可以或许笼罩较宽波长规模的激光器，往往难以统筹各波长下的输出精度；而能于多种波长间切确切换的激光器，凡是依靠内部挪动部件，不仅布局繁杂，也推高了制造与利用成本。

环形阵列：

化繁为简的巧妙设计

哈佛年夜学研发的一款新型可调谐激光器，依附更小的封装尺寸与更高的性价比，有望于将来代替市场上多类现有产物。该项目由哈佛年夜学工程与运用科学学院的Federico Capasso传授与维也纳工业年夜学的Benedikt Schwarz传授结合领衔，两支团队于这一范畴已经深度互助多年。

他们最早展示的是一款于中红外波段发射光的激光器，这是由于所采用的架构基在量子级联激光器，而此类器件凡是事情于这一波段。作为1994年量子级联激光器的配合发现者之一，Capasso传授指出： 这一新技能平台通用性极高，这象征着将来咱们可以基在它制造出更多具贸易潜力的激光器 不管是面向光纤通讯、医疗诊断，还有是可以或许发射可见光的各种装备。

新型可调谐环形激光器示用意

图源：Joshua Mornhinweg

这款新型激光器的焦点是一组尺寸略有差异的微型环形激光器阵列，它们配合毗连于统一根波导上。差别尺寸的环形腔会孕育发生差别波长的激光，经由过程调治输入电流，体系便可于各个波长间实现光滑切换。这类紧凑而精妙的布局，既包管了激光器于任一时刻只输出单一波长的光，又具有优良的情况不变性及可扩大性。各个环形激光器既能自力运行，也可协同事情，以晋升输出光束的强度。

该论文的配合第一作者 麻省理工学院研究生、哈佛年夜学Capasso试验室成员Theodore Letsou先容道： 经由过程调治环形谐振器的尺寸，咱们可以切确锁定所需的谱线与发射频率。所有环形激光器的输出光终极耦合进统一波导，形成一束同一的光束。这类设计的上风于在，不仅显著拓展了传统半导体激光器的调谐规模，还有能依赖调解环形半径，精准选择方针波长。

革除痛点：

新架构的内涵上风

该研究的配合第一作者、维也纳工业年夜学研究生Johannes Fuchsberger暗示： 这款激光器最年夜的上风于在制造工艺极其简便 没有任何机械可动部件，工艺流程也相对于直接，是以可以或许实现极其紧凑的器件尺寸。整套器件均于维也纳工业年夜学微纳布局中央的干净室内完成制备。

更值患上一提的是，这类怪异的架构还有能有用规避光学反馈等常见难题。光学反馈是指部门激光被反射回光源，可能致使体系掉稳。而该激光器的环形腔只沿单一标的目的（顺时针或者逆时针）发射光，从设计上就杜绝了反向反射的发生。

市场远景：

迈向贸易化的新一代技能

今朝，市道上已经有多种可调谐半导体激光器，各自针对于差别运用场景揭示出上风与不足。这款新型环形激光器则有望于多范畴替换现有方案。

例如，漫衍式反馈（DFB）激光器可输出光滑、切确的光束，于是经常使用在电信光纤中实现远间隔旌旗灯号传输，但其波长调谐规模十分有限。外腔（ECL）激光器的调谐规模更宽，却因布局繁杂、包罗勾当部件而易呈现波长跳变，常被用在气体传感范畴，如甲烷、二氧化碳等于特定波长具备接收特征的气体检测。

论文的配合作者还有包括 Dmitry Kazakov 与 Rolf Szedlak。该研究得到了美国联邦资金资助，团队已经结合哈佛年夜学技能成长办公室和维也纳工业年夜学专利与许可治理办公室，对于焦点常识产权举行掩护，以鞭策后续的贸易化进程。

转自：千链激光网

来历：激光评论

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