新型硅激光器，可利用声波放大光线学术资讯

▲工作中的硅激光器。

《科学》网络版6月8日在线报道，耶鲁大学（Yale University）应用物理学副教授彼得?拉基奇（Peter Rakich）等发明了一种新型硅激光器，它采用了纳米波导结构，可以利用声波放大光线。这对于扩展硅光子电路的应用有重要意义。

近年来，人们对转换光学技术的兴趣愈发浓厚（如纤维光学和自由空间激光转换为“光子”集成电路）。相较于常规电子学方法，在集成电路中使用光，能以更快的速度处理和发送信息。研究人员认为，由于与现有微电子器件的兼容性较好，硅光子学（基于硅芯片的光学电路）是该类技术的领先平台之一。拉基奇说：“过去几年里，硅光子技术经历了‘爆炸式’发展。我们不仅开始看到这些技术进入了商业产品，使数据中心的运行变得天衣无缝，我们还对新型光子设备进行了研究。这类技术有望使在芯片上实现生物传感和量子信息等成为现实。这是光子技术发展的黄金时代。”

光子技术的快速发展催生了对新型硅激光器的迫切需求。然而，硅的间接能带问题一直是制约硅光子器的阻碍。论文第一作者、拉基奇实验室研究生尼尔斯?奥特斯特罗姆(Nils Otterstrom)说：“硅的固有性质虽然对许多芯片级光学技术颇为有益，但它也使得通过电流产生激光变得极其困难。这个问题已经困扰科学家们多年。在我们的方案中使用了光波和声波的组合来解决这个问题。”

奥特斯特罗姆等设计的装置的核心部分采用了跑道结构，可以用圆周运动的方式“困住”光。通过这一结构，可以最大限度的放大光，并为激光的产生提供必要反馈。为了用声波放大光，新硅激光器采用了拉基奇实验室开发的一种关键性结构。拉基奇解释说：“这种结构的本质是纳米波导。它可以将光波和声波紧密结合起来，使它们的相互作用最大化。” 论文合著者、拉基奇实验室研究生埃里克?基特劳斯(Eric Kittlaus)补充说：“这种波导的独特之处在于有两种截然不同的光传播途径。这使我们可以用更灵活的激光设计来塑造光声耦合。”

硅激光器不仅是一种光学激光器，还能产生高相干超声波。硅激光器的这些特性具有广泛的应用潜能，如集成振荡器和编码解码器等。

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编译：雷鑫宇审稿：西莫编辑：张梦

来源：

https://phys.org/news/2018-06-laser-silicon.html