廈門大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院羅正錢教授團(tuán)隊(duì)與麻省理工學(xué)院（MIT）胡崛雋教授課題組緊密合作在片上集成超快激光源的研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果近期以“Externally Pumped Photonic Chipbased Ultrafast Raman Soliton Source”為題發(fā)表于光電子領(lǐng)域國際頂級期刊Laser & Photonics Reviews。
據(jù)了解，伴隨著摩爾定律接近飽和，業(yè)界開始逐漸轉(zhuǎn)向光電集成芯片甚至全光芯片來實(shí)現(xiàn)更低的能耗以及更快的工作速度，集成光子芯片被認(rèn)為是有望打破國外“卡脖子”，實(shí)現(xiàn)‘彎道超車’的關(guān)鍵技術(shù)。集成激光源擁有成本低、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的光信號處理、自動駕駛的激光雷達(dá)、國防工業(yè)的相控陣列成像、精密測量、光譜學(xué)和傳感等領(lǐng)域。
目前，片上集成超快激光源（產(chǎn)生皮秒/飛秒激光脈沖）仍不成熟，通常采用微諧振腔的克爾光頻率梳、鍵合式鎖模光波導(dǎo)技術(shù)，要求嚴(yán)格的精密控制或復(fù)雜制備工藝等，限制其發(fā)展。羅正錢課題組提出利用 Ge28Sb12Se60 硫系波導(dǎo)易于硅基集成、超強(qiáng)光學(xué)非線性和靈活色散調(diào)控的優(yōu)勢，結(jié)合拉曼孤子自頻移技術(shù)，首先數(shù)值模擬探索了片上硫系波導(dǎo)拉曼孤子產(chǎn)生的可行性，進(jìn)而與MIT團(tuán)隊(duì)合作制備 Ge28Sb12Se60 硫系片上波導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)上首次實(shí)現(xiàn)了單片集成的拉曼飛秒孤子激光源。如圖1所示，拉曼孤子激光可在1589-1807 nm波長范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)諧（調(diào)諧范圍超過200 nm），脈沖寬度短至185 fs，尤其是產(chǎn)生拉曼孤子的泵浦脈沖能量閾值低至1.08 pJ，比傳統(tǒng)光纖拉曼孤子的產(chǎn)生閾值低三個(gè)數(shù)量級，充分體現(xiàn)了片上集成超快光源的低功耗優(yōu)勢。
圖片來源：廈門大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
1. （a）實(shí)驗(yàn)裝置示意圖；（b）拉曼孤子的光譜特性；（c）泵浦脈沖能量為7.73 pJ下的拉曼孤子光譜；（d）拉曼孤子脈沖序列；（e）拉曼孤子單脈沖的自相關(guān)跡；（f）拉曼孤子脈沖的輸出頻譜。
論文的第一署名單位為廈門大學(xué)，合作署名單位為MIT和美國中弗羅里達(dá)大學(xué)。廈門大學(xué)電子工程系博士研究生李朝和碩士研究生王超鵬為論文共同第一作者，羅正錢教授和MIT杜清揚(yáng)博士為論文共同通訊作者。
據(jù)廈門大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院官方微信公眾號顯示，該研究受到國家自然科學(xué)基金優(yōu)青/面上項(xiàng)目、美國國家科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金、福建省杰出青年科學(xué)基金、以及廈門大學(xué)南強(qiáng)青年拔尖人才項(xiàng)目的支持。
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