最近，研究人员开发了一款具有更高稳定性和效率的梳状激光器。采用合成反射自注锁定微梳设计使激光器实现了稳定性并将转换效率提升15倍以上。这种高效、稳定且易于制造的设计有望在便携传感器、自主导航以及大带宽数据处理等领域取得迅速进展。
在发表在《Nature Photonics》上的一篇新论文中，研究人员报告了微集成梳状激光系统在稳定产生多波长信号方面的改进。这项研究是德国电子同步辐射研究中心(DESY Hamburg)和一家名为Enlightra的瑞士初创公司之间的合作，Enlightra专注于开发用于高容量数据传输和光计算的高效多波长激光器。作者表示，光源是推动光通信达到人工智能所需数据速率的关键技术。
这篇题为“Synthetic reflection self-injection-locked microcombs”的论文展示了一种特殊设计。通过在微梳系统中的环形谐振器中引入一种定制的纳米结构，能够使集成的梳状激光器以稳定和高效的方式发射激光辐射。这种新颖的设计可以提高梳状激光器的性能，使其在光通信和光计算等领域发挥更好的作用。
该研究展示了具有可编程合成反射的微腔谐振器，为驱动激光器提供定制的注入反馈。这种合成反射使他们能够实现自注锁定微梳的稳定及确定的工作状态。这与传统的基于随机缺陷的散射的自注入锁定形成了鲜明的对比。
作者之一John Jost博士说道：“这是通过设计实现的稳定性。除了稳定性之外，我们还将转换效率提高了15倍以上。”
作为研究的一部分，作者用不同的纳米结构环形谐振器进行了各种测试，并使用半导体激光二极管与光子芯片进行对接。谐振器采用基于氮化硅平台的光子晶体微环结构进行设计，并通过紫外光刻工艺制备。该研究仅在C波段进行了演示，但研究人员表示，它在所有的通信波段中同样表现出色。
这项研究所提出的梳状激光器可广泛生产，并可与其他光子集成电路进行集成。因此，它可以支持快速的光学输入/输出单元或光学可编程门阵列，这对于数据密集型应用，如生成式人工智能以及新颖的非集成计算机和内存架构，具有重要意义。
据研究人员表示，这是首次利用背向反射技术来实现稳定高效生成激光梳的方法。借助这种稳定高效且易于制造的新设计，激光微梳有望在便携传感器、自主导航或极大带宽数据处理等应用领域迅速取得进展。
