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美利用光波-聲波耦合開發出新的硅基激光器

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近日,美國耶魯大學利用聲波開發出一種新的硅激光器。

耶魯大學應用物理學教授說:“在過去幾年,我們看到硅光子技術呈爆發式增長。我們開始看到這些技術進入消費品,使我們的數據中心運行得更快。我們還發現新的光子器件和技術,有望在生物傳感、片上量子信息等領域引起變革?!?/p>

研究人員表示:“這種快速增長迫使人們開發新的硅激光器,為新電路供電,這是由于硅的間接帶隙造成的歷史難題。硅的固有性質對于許多芯片級光學技術非常有幫助,但是采用電注入很難讓硅輻射激光。這個問題困擾了科學家超過十年。為了避免這個問題,我們需要找到其他方法放大芯片上的光線——我們使用光波和聲波的組合?!?/p>

在跑道形狀激光器設計圍欄中放大光,在環形運動中捕獲光。跑道設計是創新的關鍵部分。在這種方式,我們可以將光放到最大,并提供發生激射的最大反饋。為了使用聲波放大光,硅激光器采用特殊結構。本質上,特殊結構是一個納米級波導,旨在嚴格限制光波和聲波,并最大限度地發揮光波與聲波間的相互作用。這個波導的獨特之處在于,存在兩種不同的光傳輸通道。這使得我們能夠以相當可靠、靈活的激光設計,影響光聲耦合。

在開發新的激光器中主要存在兩個挑戰:第一,設計并制造器件,這些器件中的放大超出損耗,第二指出這個系統的反直覺動態。雖然該系統是光學激光器,但它也會產生非常連貫的超音速波。

該研究成果發表在《科學》雜志。