作為硅基光子芯片的補(bǔ)充，鈮酸鋰薄膜（LNOI）以其突出的非線性、電光、聲光、壓電等物理特性，成為光電子集成領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)�；�于鈮酸鋰薄膜的片上集成倍頻器、調(diào)制器和濾波器已經(jīng)研制成功，但片上集成通信波段光源仍急需開發(fā)。近日，上海交通大學(xué)的研究人員首次公開報(bào)道，他們?cè)谧灾餮邪l(fā)的摻鉺LNOI上，設(shè)計(jì)、制造并實(shí)現(xiàn)了鈮酸鋰芯片微腔的激光輸出。

回音廊道模式微盤諧振器體積小，品質(zhì)因數(shù)高。通過選擇合適的泵浦源和精心設(shè)計(jì)制作鈮酸鋰薄膜微盤，實(shí)現(xiàn)了集成鈮酸鋰片上C波段激光器的輸出。研究結(jié)果以“On-chip Erbium-doped lithium niobate microcavity laser”為題，于近期發(fā)表在《Science China Physics, Mechanics & Astronomy》雜志上。

眾所周知，稀土鉺離子的能級(jí)系統(tǒng)可以滿足通信波段激光輻射的條件。以前，摻雜稀土離子的激光器和放大器只能在光纖和二氧化硅薄膜中得到有效的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。到目前為止，摻鉺鈮酸鋰薄膜的研究報(bào)道很少，而且采用離子注入和熱擴(kuò)散方法只能在低摻雜濃度下獲得熒光輸出，但均勻性較差。

在近兩年發(fā)現(xiàn)這些問題時(shí)，研究人員放棄了離子注入和熱擴(kuò)散的方法，選擇在鈮酸鋰晶體生長(zhǎng)過程中摻雜鉺離子，旨在解決摻鉺鈮酸鋰的濃度和均勻性問題。通過智能切割工藝制備了鈮酸鋰薄膜。這些工藝是與上海大恒光學(xué)精密機(jī)械有限公司、濟(jì)南精正電子有限公司合作完成的。該方法制備的摻鉺鈮酸鋰薄膜具有均勻的鉺離子分布，滿足片上激光器的發(fā)展要求。

隨后，研究人員使用聚焦離子束（FIB）刻蝕方法，在600 nm厚的Z切摻鉺鈮酸鋰薄膜上制造出微盤諧振器。采用980nm和1480nm波段的抽運(yùn)光通過錐形光纖耦合。在這兩種泵浦下，通信波段的激光輸出明顯。

本研究成果實(shí)現(xiàn)了鈮酸鋰芯片通信波段的集成光源，對(duì)未來鈮酸鋰薄膜材料的片上光源和各種功能器件的高效集成具有重要意義。

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