耶魯大學(xué)科學(xué)家創(chuàng )造新型激光器 利用聲波放大光信號

  ICCSZ訊 耶魯大學(xué)的科學(xué)家創(chuàng )造了一種新型的硅激光器，它使用聲波來(lái)放大光信號。關(guān)于這一發(fā)現的一項研究6月8日刊登在“科學(xué)”雜志的在線(xiàn)版上。

  近年來(lái)，將光纖技術(shù)（例如光纖和自由空間激光器）轉化為微小光學(xué)或“光子”集成電路的興趣日益增加。對集成電路使用光而不是電能允許以常規電子裝置不可能的速度發(fā)送和處理信息。研究人員說(shuō)，硅光子學(xué) - 基于硅芯片的光學(xué)電路 - 由于它們與現有微電子學(xué)的兼容性，是此類(lèi)技術(shù)的主要平臺之一。

  耶魯大學(xué)應用物理學(xué)副教授Peter Rakich領(lǐng)導了這項研究，他說(shuō)：“過(guò)去幾年我們看到了硅光子技術(shù)的迅速發(fā)展。 “我們不僅開(kāi)始看到這些技術(shù)進(jìn)入商業(yè)產(chǎn)品，幫助我們的數據中心完美無(wú)瑕地運行，而且我們還發(fā)現了新的光子器件和技術(shù)，這些器件和技術(shù)可以改變從生物傳感到芯片上量子信息的所有事情。為領(lǐng)域?！?

  研究人員表示，這種快速增長(cháng)迫切需要新型硅激光器為新電路供電 - 由于硅的間接帶隙，這一問(wèn)題歷來(lái)難以實(shí)現。 Rakich實(shí)驗室的研究生Nils Otterstrom說(shuō)：“硅的固有特性雖然對于許多芯片級光學(xué)技術(shù)非常有用，但使用電流產(chǎn)生激光非常困難?！痹撗芯康牡谝蛔髡?。 “這是一個(gè)困擾科學(xué)家超過(guò)十年的問(wèn)題，為了避免這個(gè)問(wèn)題，我們需要找到其他方法來(lái)放大芯片上的光，在我們的例子中，我們使用光波和聲波的組合?！?

  激光設計的軍旗放大了跑道形狀內的光 - 以圓周運動(dòng)捕捉它。 “賽道設計是創(chuàng )新的關(guān)鍵部分，通過(guò)這種方式，我們可以最大限度地擴大光線(xiàn)并提供激光產(chǎn)生所需的反饋，”Otterstrom說(shuō)。

  為了放大聲音，硅激光器采用了Rakich實(shí)驗室開(kāi)發(fā)的特殊結構。 “它基本上是一個(gè)納米級波導，旨在嚴格限制光波和聲波，并最大化它們的相互作用，”Rakich說(shuō)。

  “這種波導的獨特之處在于，有兩種不同的光傳播通道，”該研究的合著(zhù)者之一，以及Rakich實(shí)驗室的研究生Eric Kittlaus補充道。 “這使我們能夠以一種能夠提供非常穩健和靈活的激光設計的方式來(lái)塑造光聲耦合?！?

  研究人員解釋說(shuō)，如果沒(méi)有這種類(lèi)型的結構，在硅中不可能用聲音放大光。 “我們采用了這些光學(xué)電路幾乎不存在的輕聲相互作用，并將它們轉化為硅中最強的放大機制，”Rakich說(shuō)。 “現在，我們可以將它用于10年前沒(méi)人想到的新型激光技術(shù)?！?

  Otterstrom表示，在開(kāi)發(fā)新型激光器方面存在兩個(gè)主要挑戰：“首先，設計和制造放大率超過(guò)損耗的器件，然后找出該系統的反直覺(jué)動(dòng)力學(xué)，”他說(shuō)。 “我們觀(guān)察到的是，雖然該系統顯然是一種光學(xué)激光器，但它也會(huì )產(chǎn)生非常連貫的超音速波?！?

  研究小組表示，這些屬性可能會(huì )導致許多潛在的應用，從集成振蕩器到編碼和解碼信息的新方案。合作者，北亞利桑那大學(xué)助理教授，前Rakich實(shí)驗室成員Ryan Behunin說(shuō)：“使用硅片，我們可以創(chuàng )建多種激光設計，每種設計都有獨特的動(dòng)力學(xué)和潛在的應用。 “這些新功能極大地擴展了我們控制和塑造硅光子電路中光線(xiàn)的能力?！?