美利用光波-聲波耦合開發(fā)出新的硅基激光器

近日，美國(guó)耶魯大學(xué)利用聲波開發(fā)出一種新的硅。

耶魯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)教授說(shuō)：“在過(guò)去幾年，我們看到硅光子技術(shù)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。我們開始看到這些技術(shù)進(jìn)入消費(fèi)品，使我們的數(shù)據(jù)中心運(yùn)行得更快。我們還發(fā)現(xiàn)新的光子器件和技術(shù)，有望在生物傳感、片上量子信息等領(lǐng)域引起變革。"

研究人員表示：“這種快速增長(zhǎng)迫使人們開發(fā)新的硅器，為新電路供電，這是由于硅的間接帶隙造成的歷史難題。硅的固有性質(zhì)對(duì)于許多芯片級(jí)光學(xué)技術(shù)非常有幫助，但是采用電注入很難讓硅輻射激光。這個(gè)問(wèn)題困擾了科學(xué)家超過(guò)十年。為了避免這個(gè)問(wèn)題，我們需要找到其他方法放大芯片上的光線——我們使用光波和聲波的組合。"

在跑道形狀激光器設(shè)計(jì)圍欄中放大光，在環(huán)形運(yùn)動(dòng)中捕獲光。跑道設(shè)計(jì)是創(chuàng)新的關(guān)鍵部分。在這種方式，我們可以將光放到，并提供發(fā)生激射的反饋。為了使用聲波放大光，硅激光器采用特殊結(jié)構(gòu)。本質(zhì)上，特殊結(jié)構(gòu)是一個(gè)納米級(jí)波導(dǎo)，旨在嚴(yán)格限制光波和聲波，并限度地發(fā)揮光波與聲波間的相互作用。這個(gè)波導(dǎo)的之處在于，存在兩種不同的光傳輸通道。這使得我們能夠以相當(dāng)可靠、靈活的激光設(shè)計(jì)，影響光聲耦合。

在開發(fā)新的激光器中主要存在兩個(gè)挑戰(zhàn)：，設(shè)計(jì)并制造器件，這些器件中的放大超出損耗，第二指出這個(gè)系統(tǒng)的反直覺(jué)動(dòng)態(tài)。雖然該系統(tǒng)是光學(xué)激光器，但它也會(huì)產(chǎn)生非常連貫的超音速波。

該研究成果發(fā)表在《科學(xué)》雜志。