加州理工学院非线性光子学实验室的一个项目开发了一种新型锁模激光器，可以为激光频率梳开辟新的应用。
该研究结果发布在《科学》杂志上，展示了一种在光子芯片上制造MLL 的新方法，可能使它们能够集成到基于光的光子电路中。
根据加州理工学院团队的说法，MLL 之所以有吸引力，是因为它们能够产生峰值功率大大超过其平均功率的超短脉冲。但它们也被证明很难集成到适当的纳米光子平台中。
在集成光子平台上实现大激光增益和高效锁模一直是一个特殊的挑战。
加州理工学院通过将半导体增益介质与在非线性光学效应上操作的外部锁模机制相结合来解决这个问题，特别是使用薄膜铌酸锂。根据该项目，铌酸锂与半导体材料的混合集成可以使器件更小，同时还展示了高效和可调的模式锁定。
“我们不仅对使锁模激光器更紧凑感兴趣，”加州理工学院的Alireza Marandi说。“我们很高兴能够在纳米光子芯片上制造性能良好的锁模激光器，并将其与其他组件相结合。那时，我们可以在集成电路中构建一个完整的超快光子系统。
Marandi和非线性光子学实验室正在研究在芯片上实现超短脉冲阿秒激光源的方法，这些芯片可以比当前平台便宜几个数量级，并且体积更小，目的是开发经济实惠且可部署的超快光子技术。
将超快技术引入毫米级芯片
“阿秒实验几乎完全是用超快锁模激光器完成的，其中一些实验的成本可能高达1000万美元，其中很大一部分是锁模激光器，”Marandi评论道。“我们真的很高兴思考如何在纳米光子学中复制这些实验和功能。
铌酸锂作为光调制器或掺入混合可调谐激光器的能力已经研究了一段时间。2023 年 1 月，对该材料在光学系统中的能力进行审查得出的结论是，“铌酸锂又回来了”，目前正在白热化利用其潜力的竞争。
在加州理工学院的项目中，铌酸锂的特性允许通过应用外部射频电信号来控制和整形激光脉冲，称为具有腔内相位调制的主动锁模。
新的MLL以∼10 GHz的重复频率产生1065纳米左右的4.8皮秒光脉冲，能量超过2.6 pJ，峰值功率超过0.5 W，“代表了纳米光子平台中任何集成MLL的最高脉冲能量和峰值功率，”根据该项目的论文。
“除了激光器的紧凑尺寸之外，我们还可以精确调整输出脉冲的重复频率，并利用它来开发芯片级稳定频率梳源，”主要作者Qiushi Guo说。“这将把目前属于米级实验的超快科学技术财富带到毫米级芯片上。
