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最近，盡管在集成鈮酸鋰光子電路方面（從頻率梳到頻率轉換器和調制器）取得了長足的進展，但有一個大部件仍然不容樂觀、難以集成，那就是激光器。

長距離電信網絡、數據中心光互連和微波光子系統都依靠激光器來產生用于數據傳輸的光載體。在大多數情況下，激光器是獨立的設備，在調制器之外，使得整個系統更加昂貴，穩定性和可擴展性更差。

現在，來自哈佛大學約翰?A?保爾森工程與應用科學學院（SEAS）的研究人員與Freedom Photonics和HyperLight公司的行業伙伴合作，開發了第一個完全集成在鈮酸鋰芯片上的高功率激光器，為高功率電信系統、全集成光譜儀、光學遙感和量子網絡的高效頻率轉換以及其他應用鋪平了道路。

SEAS電氣工程和應用物理學的Tiantsai Lin教授和該研究的第一作者Marko Loncar說："集成鈮酸鋰光子學是開發高性能芯片級光學系統的一個很有前途的平臺，但是把激光器弄到鈮酸鋰芯片上已被證明是最大的設計挑戰之一。在這項研究中，我們使用了從以前的集成鈮酸鋰光子學發展中學到的所有納米加工技巧和技術來克服這些挑戰，實現了在鈮酸鋰薄膜平臺上集成高功率激光器的目標"。這項研究發表在《Optica》雜志上。

Loncar和他的團隊為他們的集成芯片使用了小型但強大的分布式反饋激光器。在芯片上，激光器位于蝕刻在鈮酸鋰上的小井或溝槽中，在同一平臺上制作的波導中提供高達60毫瓦的光功率。研究人員將激光器與鈮酸鋰中的50千兆赫的電光調制器結合起來，建立了一個高功率發射器。

SEAS的研究生和該研究的第一作者Amirhassan Shams-Ansari說：“集成高性能的即插即用激光器將大大降低未來通信系統的成本、復雜性和功耗。這是一個可以集成到更大的光學系統中的構件，可用于傳感、激光雷達和數據電信等一系列應用。"

通過將鈮酸鋰薄膜器件與高功率激光器使用工業友好型工藝相結合，這項研究代表了向大規模、低成本和高性能發射器陣列和光學網絡邁出的關鍵一步。接下來，該團隊的目標是提高激光器的功率和可擴展性，以實現更多的應用。

相關鏈接：https://phys.org/news/2022-04-laser-lithium-niobate-chip.html

Amirhassan Shams-Ansari et al, Electrically pumped laser transmitter integrated on thin-film lithium niobate, Optica (2022). DOI: 10.1364/OPTICA.448617

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