研究人員開發出＂指尖上＂的高性能超快雷射器

新華社北京11月13日電鐳射是觀測肉眼無法看到的極短時間尺度事件的重要工具，但執行這類任務一般只能在實驗室進行。一項新研究提出了一種方法，可在納米光晶片上部署高性能超快雷射器，有望使超快雷射器變成可批量生產、大規模部署的系統。該研究相關論文作為封面論文發表在新一期美國《科學》雜誌上。

這項新研究由美國紐約市立大學先進科學研究中心與加州理工學院合作完成。據紐約市立大學先進科學研究中心近日發佈的公報，在研究自然界極短時間尺度事件方面，超快鎖模雷射器是必不可少的工具，如化學反應中分子鍵的形成和斷裂、光在湍流介質中的傳播等。鎖模雷射器的高速、高脈衝峰值強度和廣譜覆蓋等性能還催生了許多光子學技術，包括光學原子鐘和光子電腦等。但目前最先進的鎖模雷射器是價格昂貴、對功率要求高的大型設備，基本上僅限在實驗室使用。

論文第一作者、紐約市立大學先進科學研究中心助理教授郭秋實表示，團隊的目標是將鎖模雷射器這種大型實驗室系統轉變為可大規模生產和現場部署的晶片尺寸系統，並確保其提供令人滿意的性能。

研究人員巧妙結合了三五族化合物半導體的鐳射增益特性和一種名為薄膜鈮酸鋰的新興材料的電光特性，製造出集成在薄膜鈮酸鋰光晶片上的電泵浦鎖模雷射器，其輸出功率峰值可達0.5瓦。電泵浦是指以電流激發半導體材料中的電子，使其躍遷到高能級，從而產生激光輻射。

這種晶片尺寸鎖模雷射器還顯示出許多傳統雷射器不具備的特性。例如，通過調整泵浦電流，研究人員可在200兆赫的寬頻範圍內精確調整其輸出脈衝的重複頻率，這對精確傳感至關重要。

《科學》雜誌編輯評價說，研究團隊演示了如何部署具有良好性能指標的鎖模雷射器，表明基於光晶片的鎖模雷射器有望用於精密測量和光譜學。

公報說，這種新型鎖模雷射器進入應用還面臨許多挑戰。研究人員下一步將繼續推進可擴展、集成、超快雷射器系統的實用化，使其可用於可擕式和手持設備。