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金年会在线官方网站_硅激光器输出中红外激光

发布时间:2022-08-24 00:38   浏览次数:次   作者:金年会在线入口
本文摘要:作者:D.JasonPalmer目前,激光器的输入波长很难覆盖面积电磁波序中的中红外波段,有数的中红外激光器不但体积可观,而且结构复杂。而小型中红外硅激光器的问世未来将会使这一局面在旋即的将来获得好转。 英特尔公司的研究人员HaishengRong和他的同事在硅片上展出了世界上第一款中红外输入的“级联拉曼”激光器。2006、2007年研究人员就明确提出了中红外硅激光器的设计原理,即在一个设计精妙的硅微腔中,使泵浦光经历多次斯托克斯频移,最后取得中红外激光输入。

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作者:D.JasonPalmer目前,激光器的输入波长很难覆盖面积电磁波序中的中红外波段,有数的中红外激光器不但体积可观,而且结构复杂。而小型中红外硅激光器的问世未来将会使这一局面在旋即的将来获得好转。

英特尔公司的研究人员HaishengRong和他的同事在硅片上展出了世界上第一款中红外输入的“级联拉曼”激光器。2006、2007年研究人员就明确提出了中红外硅激光器的设计原理,即在一个设计精妙的硅微腔中,使泵浦光经历多次斯托克斯频移,最后取得中红外激光输入。2004年1月,加州大学电子工程师OzdalBoyraz展出了世界上第一款拉曼硅激光器,他回应:“拉曼效应是扩展有数激光器输入光谱范围的有效地工具。

拉曼效应与波长牵涉到,拉曼频移的大小由波动声子要求,一阶拉曼效应产生的频率下切换信号可以作为下一阶拉曼效应的泵浦光。”Boyraz的研究结果表明,硅中一阶拉曼效应的峰值波长在1675nm一处。通过级联的拉曼效应可以将输入波长扩展到中红外波段(闻图1)。

在二氧化硅光纤和微腔中早已展出了级联的拉曼效应,但是光纤在中红外波段损耗较小。相比之下,硅在中红外波段不但拉曼增益较高,而且损耗较小。

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图1.绝缘体上的硅拉曼激光器,谐振腔使用滑行道形结构,波长为1550nm的泵浦光通过拉曼效应产生频率下切换的波长为1686nm的一阶Stokes光,一阶Stokes光作为二阶拉曼效应的泵浦光,通过多阶拉曼级联效应,最后取得中红外激光输入。光谱纯度英特尔光子技术实验室的负责人MarioPaniccia仍然致力于推展硅激光器的研究,MarioPaniccia回应:“这项研究始自对微处理器展开光学测试的过程中,我们找到测试设备出现异常便宜,所以想研发基于硅的光学设备。

在研究过程中,我们射击了拉曼效应,并且确认如果我们沿着这条路仍然回头下去,一定可以取得中红外激光输入。”英特尔研发的这款激光器由绝缘体上的硅波导构成,谐振腔使用滑行道形结构,腔长为3cm(闻图2)。

输出泵浦光的波长为1550nm,输入拉曼激光波长范围为1686~1848nm,二阶拉曼输入的峰值功率高达5mW。通过转变泵浦光的波长,同时温控谐振腔确保泵浦光与谐振波长相匹配,可以构建波长固定式的激光输入。由于载流子吸取效应将很大地减少谐振腔内的拉曼增益,因此通过在波导的两侧加到p-i-n电极避免载流子效应。在偏置电压为25V时,载流子吸取效应减少35倍。

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Paniccia回应:“实验结果令人十分吃惊,输入光谱的纯度和稳定性都十分低,输入激光的超低线宽甚至早已远超过了测量仪器的精度。为了检验该款激光器在气体传感领域的应用于,研究人员测量了水和甲烷的吸收光谱。通过取得的高分辨率光谱,甚至可以仔细观察到甲烷分子的轨道效应。

”潜在应用于Boyraz对这一结果十分感兴趣,他指出:“这一结果为研发室温工作、输入波长为2.5~7μm的高功率中红外激光器带给了曙光。从通信波段扩展到中红外波段是一个极大的挑战,基于目前的研究结果,要确实构建这一目标依然有一段很长的路要回头。

在每一次频率下切换的过程中,拉曼效应都必需与非线性损耗竞争,这些非线性损耗还包括晶格和非晶格的双光子吸取,以及载流子吸取。”Boyraz建议将泵浦光的波长掌控在2μm附近,这样非线性损耗将减少几个数量级。

图2.利用成熟期的CMOS工艺,“无镜”环腔激光器可以构建在一块芯片上。通过平波导将泵浦光耦合输出,同时将拉曼激光耦合输入。波导和谐振腔之间的定向耦合器通过合理的设计,可以掌控泵浦光和拉曼激光的输出与输入。拉曼硅激光器的小尺寸和较低阈值特性使得其尤其合适作为微型传感器,并与无线发射器结合,使其在工业领域有普遍的应用于前景。

该款激光器的潜在应用于还包括生命科学领域。Paniccia回应下一步是设计长波段工作的可回声耦合器,用作制取小型红外光谱仪。参考文献1.O.BoyrazandB.Jalali,Opt.。


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