研究人員開發(fā)出“指尖上”的高性能超快激光器

　　新華社北京11月13日電 激光是觀測(cè)肉眼無法看到的極短時(shí)間尺度事件的重要工具，但執(zhí)行這類任務(wù)一般只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。一項(xiàng)新研究提出了一種方法，可在納米光芯片上部署高性能超快激光器，有望使超快激光器變成可批量生產(chǎn)、大規(guī)模部署的系統(tǒng)。該研究相關(guān)論文作為封面論文發(fā)表在新一期美國《科學(xué)》雜志上。

　　這項(xiàng)新研究由美國紐約市立大學(xué)先進(jìn)科學(xué)研究中心與加州理工學(xué)院合作完成。據(jù)紐約市立大學(xué)先進(jìn)科學(xué)研究中心近日發(fā)布的公報(bào)，在研究自然界極短時(shí)間尺度事件方面，超快鎖模激光器是必不可少的工具，如化學(xué)反應(yīng)中分子鍵的形成和斷裂、光在湍流介質(zhì)中的傳播等。鎖模激光器的高速、高脈沖峰值強(qiáng)度和廣譜覆蓋等性能還催生了許多光子學(xué)技術(shù)，包括光學(xué)原子鐘和光子計(jì)算機(jī)等。但目前最先進(jìn)的鎖模激光器是價(jià)格昂貴、對(duì)功率要求高的大型設(shè)備，基本上僅限在實(shí)驗(yàn)室使用。

　　論文第一作者、紐約市立大學(xué)先進(jìn)科學(xué)研究中心助理教授郭秋實(shí)表示，團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是將鎖模激光器這種大型實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭纱笠?guī)模生產(chǎn)和現(xiàn)場部署的芯片尺寸系統(tǒng)，并確保其提供令人滿意的性能。

　　研究人員巧妙結(jié)合了三五族化合物半導(dǎo)體的激光增益特性和一種名為薄膜鈮酸鋰的新興材料的電光特性，制造出集成在薄膜鈮酸鋰光芯片上的電泵浦鎖模激光器，其輸出功率峰值可達(dá)0.5瓦。電泵浦是指以電流激發(fā)半導(dǎo)體材料中的電子，使其躍遷到高能級(jí)，從而產(chǎn)生激光輻射。

　　這種芯片尺寸鎖模激光器還顯示出許多傳統(tǒng)激光器不具備的特性。例如，通過調(diào)整泵浦電流，研究人員可在200兆赫的寬頻范圍內(nèi)精確調(diào)整其輸出脈沖的重復(fù)頻率，這對(duì)精確傳感至關(guān)重要。

　　《科學(xué)》雜志編輯評(píng)價(jià)說，研究團(tuán)隊(duì)演示了如何部署具有良好性能指標(biāo)的鎖模激光器，表明基于光芯片的鎖模激光器有望用于精密測(cè)量和光譜學(xué)。

　　公報(bào)說，這種新型鎖模激光器進(jìn)入應(yīng)用還面臨許多挑戰(zhàn)。研究人員下一步將繼續(xù)推進(jìn)可擴(kuò)展、集成、超快激光器系統(tǒng)的實(shí)用化，使其可用于便攜式和手持設(shè)備。