美利用光波-声波耦合开发出新的硅基激光器

近日，美国耶鲁大学利用声波开发出一种新的硅激光器。

耶鲁大学应用物理学教授说：“在过去几年，我们看到硅光子技术呈爆发式增长。我们开始看到这些技术进入消费品，使我们的数据中心运行得更快。我们还发现新的光子器件和技术，有望在生物传感、片上量子信息等领域引起变革。”

研究人员表示：“这种快速增长迫使人们开发新的硅激光器，为新电路供电，这是由于硅的间接带隙造成的历史难题。硅的固有性质对于许多芯片级光学技术非常有帮助，但是采用电注入很难让硅辐射激光。这个问题困扰了科学家超过十年。为了避免这个问题，我们需要找到其他方法放大芯片上的光线——我们使用光波和声波的组合。”

在跑道形状激光器设计围栏中放大光，在环形运动中捕获光。跑道设计是创新的关键部分。在这种方式，我们可以将光放到最大，并提供发生激射的最大反馈。为了使用声波放大光，硅激光器采用特殊结构。本质上，特殊结构是一个纳米级波导，旨在严格限制光波和声波，并最大限度地发挥光波与声波间的相互作用。这个波导的独特之处在于，存在两种不同的光传输通道。这使得我们能够以相当可靠、灵活的激光设计，影响光声耦合。

在开发新的激光器中主要存在两个挑战：第一，设计并制造器件，这些器件中的放大超出损耗，第二指出这个系统的反直觉动态。虽然该系统是光学激光器，但它也会产生非常连贯的超音速波。

该研究成果发表在《科学》杂志。