从近紫外到近红外波长的“指尖大小”激光器

随着技术以指数级的速度不断进步，对新设备的需求也相应增加，将系统小型化为芯片变得越来越重要。微电子技术改变了我们操纵电力的方式，使复杂的电子产品成为我们日常生活中不可或缺的一部分。同样，集成光子学一直在彻底改变我们控制光的方式，用于数据通信、成像、传感和生物医学设备等应用。通过使用微米级和纳米级组件对光进行路由和整形，集成光子学将整个光学系统缩小到微型芯片的尺寸。

触手可及的高性能激光器

尽管取得了成功，但集成光子学一直缺少实现完全小型化的关键组件：高性能芯片级激光器。虽然在近红外激光器方面取得了一些进展，但目前为光子芯片供电的可见光激光器仍然是台式的，而且价格昂贵。由于可见光对于包括量子光学、显示器和生物成像在内的广泛应用至关重要，因此需要可调谐窄线宽芯片级激光器来发射不同颜色的光。

集成激光平台图，其中单个芯片产生窄线宽和覆盖所有颜色的可调可见光。

ColumbiaEngineering的LipsonNanophotonicsGroup的研究人员创造了非常纯色的可见激光，从近紫外线到近红外，适合指尖。激光的颜色可以精确调整并且速度极快——高达每秒267拍赫兹，这对于量子光学等应用至关重要。该团队率先展示了芯片级窄线宽和可调谐激光器，适用于低于红光的颜色——绿色、青色、蓝色和紫色。这些廉价的激光器还具有发射可见光的任何可调窄线宽集成激光器中最小的占地面积和最短的波长(404nm)。该研究于2021年5月14日在截止日期后的CLEO2021会议上首次提出，并于2022年12月23日由NaturePhotonics在线发表。

该研究的主要作者MateusCoratoZanarella说：“这项工作令人兴奋的是，我们利用集成光子学的力量打破了现有的范式，即高性能可见激光器需要台式且成本数万美元，”博士学位与希金斯电气工程教授和应用物理学教授MichalLipson一起工作的学生。“到目前为止，缩小和大规模部署需要可调谐和窄线宽可见激光器的技术是不可能的。一个显着的例子是量子光学，它需要在单个系统中使用多种颜色的高性能激光器。我们希望我们的发现将为现有技术和新技术实现完全集成的可见光系统。”