洛桑聯(lián)邦理工學院光子系統(tǒng)實驗室（PHOSL）的科研團隊開發(fā)了一種芯片級激光源，可提高半導體激光器的性能，同時能夠產(chǎn)生更短的波長。

這項開創(chuàng)性的工作由洛桑聯(lián)邦理工學院的Camille Brès教授和博士后研究員Marco Clementi領導，代表了光子學領域的重大進步，對電信、計量和其他高精度應用具有重要意義。

這項研究發(fā)表在《光：科學與應用》雜志上，揭示了PHOSL研究人員如何與光子學和量子測量實驗室合作，成功地將半導體激光器與含有微諧振器的氮化硅光子電路集成在一起。這種集成產(chǎn)生了一種混合設備，可以在近紅外和可見光范圍內發(fā)出高度均勻和精確的光，填補了長期以來對行業(yè)構成挑戰(zhàn)的技術空白。

由半導體激光器激活的微諧振器。

Brès教授解釋說：“半導體激光器在現(xiàn)代技術中無處不在，從智能手機到光纖通信，無所不包。然而，由于缺乏連貫性和無法有效產(chǎn)生可見光，它們的潛力受到限制。我們的工作不僅提高了這些激光器的相干性，而且還將其輸出轉向可見光譜，為它們的使用開辟了新的途徑。”

在這種情況下，相干性是指激光發(fā)射的光波相位的均勻性。高相干性意味著光波是同步的，從而產(chǎn)生具有非常精確顏色或頻率的光束。這一特性對于激光束的精度和穩(wěn)定性至關重要的應用至關重要，例如計時和精密傳感。

提高準確性和改善功能

該團隊的方法包括將市售半導體激光器與氮化硅芯片耦合。這款微型芯片采用行業(yè)標準、高性價比的CMOS技術制造。由于該材料具有出色的低損耗特性，因此幾乎沒有光被吸收或逸出。

來自半導體激光器的光通過微觀波導流入極小的腔體，光束被捕獲在那里。這些腔體稱為微環(huán)諧振器，經(jīng)過精心設計，可在特定頻率下共振，選擇性地放大所需波長，同時衰減其他波長，從而增強發(fā)射光的相干性。

另一項重大成就是混合系統(tǒng)能夠將來自商用半導體激光器的光的頻率提高一倍，從而實現(xiàn)從近紅外光譜到可見光譜的轉變。