激光器的發(fā)展對光學(xué)事業(yè)有著十分重要的作用，近期激光器研究有哪些最新進展？請看看光電資訊公眾號為大家整理的相關(guān)內(nèi)容吧！

用激光器傳輸數(shù)據(jù)

或能打造超高速WIFI

哈佛大學(xué)的研究團隊首次用半導(dǎo)體激光無線傳輸數(shù)據(jù)，通過這項技術(shù)，人們可能能實現(xiàn)超高速傳輸?shù)腤iFi。這篇研究論文發(fā)表于《美國科學(xué)院院刊》。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，在微波光子學(xué)中，將半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光通過光學(xué)頻率梳之后再發(fā)送到光電探測器上，產(chǎn)生微波輻射。若將激光、探測器和天線集成在同一個設(shè)備中，除了可以產(chǎn)生微波之外，通過調(diào)制半導(dǎo)體激光器的電流從而調(diào)制載波攜帶信號。而且天線向自由空間輻射時，另一側(cè)的工作方向可以接收外部的射頻信號。

現(xiàn)代社會中，WiFi是我們身邊隨處可見的設(shè)備，根據(jù)80.211b/g/n協(xié)議，WiFi的工作頻率范圍是2.4GHz～2.48GHz。自從赫茲驗證了電磁波的存在以來，無線發(fā)射機的工作頻率約為50兆赫，發(fā)展到現(xiàn)在工作頻段到了千兆赫。隨著無線通信數(shù)據(jù)量的不斷增加，需要用新的通信技術(shù)來滿足更高速的數(shù)據(jù)傳輸。因此，哈佛的研究團隊給出了一個基于半導(dǎo)體激光頻率梳的小型射頻發(fā)射機的概念證明。

在這種激光器中，腔內(nèi)振蕩的相干模之間的拍頻產(chǎn)生電流，該電流與器件的電極耦合，利用內(nèi)部振蕩電流驅(qū)動偶極天線，偶極天線向自由空間輻射。這項研究為電子-光子混合裝置提供了新的思路，同時也為光學(xué)頻率梳用在無線通信與無線基準同步的應(yīng)用提供新的道路。

新型聲子激光器可用于量子物理研究

據(jù)外媒報道，來自羅徹斯特理工學(xué)院（RIT）和羅徹斯特大學(xué)的研究人員，通過諾貝爾獎獲得者Arthur Ashkin發(fā)明的激光鑷技術(shù)，開發(fā)出了一種新型聲子激光器。

基于二氧化硅的納米球在真空下懸浮在光學(xué)鑷子中的質(zhì)心振蕩，研究人員演示了一種介觀頻率可調(diào)諧聲子激光器。這種聲子激光器可用于單電子、液滴、甚至是小型生物有機體。

在標準光學(xué)激光器中，光輸出的特性由生產(chǎn)該激光器的材料控制。但是在這種聲子激光器中，材料粒子的運動受光學(xué)反饋的控制。與此同時，這種聲子激光還可以為中尺度聲子的相干源提供通路，進而可應(yīng)用于解決量子力學(xué)以及精密計量應(yīng)用中的基本問題。

對于使用該設(shè)備探索基礎(chǔ)量子物理學(xué)有著極大興趣的Mishkat Bhattacharya教授表示：“我們非常高興能看到這種設(shè)備的各種新用途，特別是對于傳感和信息處理而言，因為光學(xué)激光器具備眾多應(yīng)用，并且還在不斷發(fā)展。”

他們的研究成果發(fā)表在《Nature Photonics》上。

美國研發(fā)出光鑷聲子激光器

近日，美國羅切斯特理工學(xué)院（RIT）與羅切斯特大學(xué)合作，利用阿什金發(fā)明的光鑷技術(shù)，創(chuàng)造了一種利用光懸浮納米粒子的聲子激光器——光鑷聲子激光器。

聲子是與聲波及光鑷相關(guān)的能量量子，它可以孤立地測試量子效應(yīng)的極限，并消除周圍環(huán)境的物理干擾。研究人員研究了納米粒子的機械振動，這種粒子可在激光束焦點處的輻射力作用下在重力作用下懸浮。

羅徹斯特理工學(xué)院物理學(xué)副教授、理論量子光學(xué)研究員米什卡特·巴塔查里亞（Mishkat Bhattacharya）介紹，通過檢測納米粒子散射的光來測量納米粒子的位置，并將這些信息反饋到鑷子光束中，這樣我們就可以創(chuàng)造出類似激光的情況。機械振動變得很強烈，并且完全同步，就像從光學(xué)激光器發(fā)出的電磁波一樣。

激光束發(fā)出的波是同步的，所以光束可以傳播很遠而不會向四面八方擴散，這與太陽光或燈泡發(fā)出的光不同。在標準的光學(xué)激光器中，光輸出的特性是由制造激光器的材料控制的。而在聲子激光器中，光和物質(zhì)的作用是相反的——物質(zhì)粒子的運動是由光反饋控制。

巴塔查里亞表示，這一裝置具有廣泛的應(yīng)用前景，特別是在光學(xué)激光有如此多的應(yīng)用場景，如在傳感和信息處理方面的應(yīng)用，并且其應(yīng)用前景仍在不斷拓展。

銻化物半導(dǎo)體量子阱激光器研究

獲得重要進展

中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所超晶格國家重點實驗室牛智川研究員團隊在銻化物半導(dǎo)體單模和大功率量子阱激光器研究方面取得重要進展。

近年來，牛智川研究員帶領(lǐng)的研究團隊在國家973重大科學(xué)研究計劃、國家自然科學(xué)基金委重大項目及重點項目等的支持下，深入研究了銻化物半導(dǎo)體的材料基礎(chǔ)物理、異質(zhì)結(jié)低維材料外延生長和光電器件的制備技術(shù)等，系統(tǒng)性掌握了銻化物量子阱、超晶格低維材料物理特性理論分析和分子束外延生長方法，在突破了銻化物量子阱激光器的刻蝕與鈍化等核心工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，創(chuàng)新設(shè)計金屬光柵側(cè)向耦合分布反饋（LC－DFB）結(jié)構(gòu)成功實現(xiàn)了2μm波段高性能單模激光器，邊模抑制比達到53dB是目前同類器件的最高值，同時輸出功率達到40mW是目前同類器件的3倍以上。相關(guān)成果在Appl．Phys．Lett．114，021102（2019）發(fā)表后立刻被國際著名《化合物半導(dǎo)體，Compound Semiconductor 2019年第2期》長篇報道，指出：“該單模激光器開創(chuàng)性提升邊模抑制比，為天基衛(wèi)星載LIDAR系統(tǒng)和氣體檢測系統(tǒng)提供了有競爭力的光源器件”。

在銻化物量子阱大功率激光器方面，研究團隊創(chuàng)新采用數(shù)字合金法生長波導(dǎo)層等關(guān)鍵技術(shù)，研制成功2μm波段的InGaSb／AlGaAsSb應(yīng)變量子阱大功率激光器，其單管器件的室溫連續(xù)輸出功率達到1.62瓦、巴條（線陣）激光器組件的室溫連續(xù)輸出功率16瓦，綜合性能達到國際一流水平并突破國外高功率半導(dǎo)體激光器出口限制規(guī)定的性能條款。

GaSb基InGaAsSb晶格匹配異質(zhì)結(jié)量子阱的能帶帶隙可調(diào)范圍覆蓋了1.8μm～4.0μm的短波紅外區(qū)域，與該波段的其它激光材料體系相比其在研制電直接驅(qū)動下高光電效率的激光器方面具有獨特的優(yōu)勢。

隨著銻化物多元素復(fù)雜低維材料分子束外延技術(shù)的不斷進步，國際上銻化物半導(dǎo)體相關(guān)的材料與光電器件技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展十分迅速。上述銻化物半導(dǎo)體激光器研究成果突破了短波紅外激光器技術(shù)領(lǐng)域長期卡脖子核心技術(shù)，將在危險氣體檢測、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療與激光加工等諸多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)揮重要價值。

華光光電推出高功率

直接半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)

華光光電憑借在半導(dǎo)體激光器領(lǐng)域深耕多年的豐富經(jīng)驗和堅實技術(shù)基礎(chǔ)，依托自產(chǎn)高功率芯片的核心優(yōu)勢，完成高功率芯片封裝、光學(xué)合束和光纖耦合等關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)，成功推出高功率直接半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，輸出功率覆蓋1000瓦到10000瓦，并實現(xiàn)光纖輸出。產(chǎn)品可應(yīng)用于激光熔覆、表面處理、焊接等領(lǐng)域，現(xiàn)已部分投入市場。

2.79μm高重復(fù)頻率高峰值功率

調(diào)Q激光器研究中取得進展

中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院醫(yī)學(xué)物理與技術(shù)中心醫(yī)用激光技術(shù)研究室研究員江海河課題組在2.79μm調(diào)Q激光器方面取得新進展。

據(jù)了解，3μm波段位于水的吸收峰與紅外光譜指紋區(qū)內(nèi)，它在生物醫(yī)學(xué)、大氣遙感、光電對抗等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。高峰值功率3μm調(diào)Q激光器還可以作為光參量振蕩器（OPO）的泵浦源，高效率地產(chǎn)生可調(diào)諧中紅外參量激光，將相干光源拓展到中紅外波段。高重復(fù)頻率、高峰值功率中紅外激光不僅可以提高生物消融速率，而且還可以增強遠程大氣環(huán)境探測靈敏度和距離。因此，發(fā)展高重復(fù)頻率、高峰值功率調(diào)Q激光技術(shù)已成為該領(lǐng)域重要發(fā)展方向。

然而，由于3 μm激光晶體的增益系數(shù)與熱導(dǎo)率較低，在高功率泵浦條件下會出現(xiàn)嚴重的熱透鏡與熱退偏效應(yīng)，同時由于缺乏高透過率、高損傷閾值的聲光調(diào)Q開關(guān)，從而難以獲得高重復(fù)頻率、高峰值功率的調(diào)Q激光輸出。

針對以上問題，研究人員使用在3μm波段具有相對低的泵浦閾值、較高斜率效率的Er：YSGG激光晶體，采用966 nm半導(dǎo)體激光器（LD）作為泵浦源，使得泵浦光發(fā)射帶與激光晶體鉺離子吸收帶具有很好的光譜匹配，提高了泵浦效率，降低激光晶體熱效應(yīng)。通過諧振腔優(yōu)化設(shè)計補償熱透鏡效應(yīng)，使用2.79 μm高損傷閾值的非偏振TeO2聲光調(diào)Q開關(guān)，避免了電光調(diào)Q熱退偏效應(yīng)帶來的損耗。在重復(fù)頻率100－300Hz條件下，獲得2.79μm高重頻調(diào)Q激光輸出，其中最大激光脈沖能量達到1mJ，最高峰值功率達13.2 kW＠76 ns。

該技術(shù)拓展了3μm激光光源，為科研與應(yīng)用提供了新工具，已在激光牙組織消融上進行了實驗，取得了較好的效果。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Infrared Physics ＆ Technology上。