或顛覆光學(xué)測(cè)距技術(shù)！新型鈮酸鋰激光技術(shù)誕生

近日，瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）和IBM的科學(xué)家們宣布開發(fā)出了一種新型激光器，這種激光器有望對(duì)光學(xué)測(cè)距技術(shù)產(chǎn)生重大影響。

該激光器是基于鋰鈮酸材料，這種材料通常用于光調(diào)制器領(lǐng)域，它能夠控制通過設(shè)備傳輸?shù)墓獾念l率或強(qiáng)度。鈮酸鋰之所以價(jià)值頗高，是因?yàn)樗梢蕴幚泶罅康墓夤β剩⑶揖哂泻芨叩腜ockels系數(shù)，這意味著當(dāng)對(duì)其施加電場(chǎng)時(shí)，它可以改變其光學(xué)性質(zhì)。

研究人員通過將鈮酸鋰與氮化硅結(jié)合，從而成功打造出一種新型的混合集成可調(diào)諧激光器。研究人員通過將鈮酸鋰與氮化硅結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了他們的突破，這使他們能夠生產(chǎn)出一種新型的混合集成可調(diào)諧激光器。

這項(xiàng)研究已發(fā)表在3月15日的《自然》（Nature）雜志上。

適配激光雷達(dá)應(yīng)用

這種方法產(chǎn)生了一種具有低頻噪聲的激光（衡量激光頻率穩(wěn)定程度的標(biāo)準(zhǔn)），同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)快速波長(zhǎng)調(diào)諧——這兩個(gè)方面都是用于光探測(cè)和測(cè)距（激光雷達(dá)）應(yīng)用的激光的關(guān)鍵特性。然后，開發(fā)人員進(jìn)行了光學(xué)測(cè)距實(shí)驗(yàn)，他們使用激光高精度地測(cè)量了距離。

除了集成激光器之外，這一混合特性平臺(tái)還有望實(shí)現(xiàn)用于電信的集成收發(fā)器以及用于量子計(jì)算的微波光學(xué)換能器。

該項(xiàng)目EPFL方面的負(fù)責(zé)人Tobias J．Kippenberg教授表示：“這一結(jié)果的顯著之處在于，激光同時(shí)提供了低相位噪聲和快速皮秒級(jí)調(diào)諧，以往這在這樣一個(gè)芯片規(guī)模集成激光器中以前從未實(shí)現(xiàn)過。”

實(shí)現(xiàn)多方面突破

盡管最近的進(jìn)展已經(jīng)證明了基于LiNbO3的可調(diào)諧集成激光器，但該平臺(tái)在證明頻率敏捷、窄線寬集成激光器方面的全部潛力尚未實(shí)現(xiàn)。

上述研究報(bào)道了一種基于混合氮化硅（Si3N4－LiNbO3）光子平臺(tái)的快速調(diào)諧激光器，并演示了其在相干激光測(cè)距中的應(yīng)用。平臺(tái)基于超低損耗Si3N4光子集成電路與薄膜LiNbO3的異質(zhì)集成，通過在晶片級(jí)直接鍵合，實(shí)現(xiàn)了比之前演示的芯片級(jí)集成低得多的傳播損耗（低至8．5分貝／米），并通過自注入鎖定激光二極管實(shí)現(xiàn)了窄線寬激光。

據(jù)顯示，諧振器的混合模式能夠以12 × 1015Hz的速度進(jìn)行電光激光頻率調(diào)諧，具有高線性度和低遲滯，同時(shí)保持窄線寬。使用上述混合集成激光器，研究人員們進(jìn)行了概念驗(yàn)證相干光學(xué)測(cè)距（FMCW激光雷達(dá)）實(shí)驗(yàn)。通過將LiNbO3材料應(yīng)用于Si3N4光子集成電路上，研究人員們創(chuàng)造了一個(gè)平臺(tái)，該結(jié)合了薄膜LiNbO3和Si3N4各自的優(yōu)勢(shì)，最終實(shí)現(xiàn)了精確的光刻控制、成熟的制造和超低損耗。

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產(chǎn)品參數(shù)：

審核編輯 ：李倩