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科学家首次在硅光子芯片上集成有机激光器

2016-04-23  BBSBIAN

在纳米光子学领域,科学家首次将有机增益介质的激光器集成到硅光子芯片上。未来在低成本生物传感器领域具有很大的应用潜力,例如快速诊断等。


“这是有机激光器首次被集成到单晶硅光子芯片上”,卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研究员Christian Koos表示:“该激光器的实际意义为低成本大规模集成。从长远来看,单个激光器的制造成本大幅度降低有望成为可能。”


在同一基片上集成大量不同部件,低成本制造光学微芯片成为主要挑战。时至今日,通过硅材料制造光学部件已成为可能。这些所谓的硅光子器件通过高度发达的微电子纳米制造工艺生产,这种制造工艺可以用于低成本大批量光子器件制造。这些微小的器件可以使信息通信更加节能高效,并且非常适合紧凑型生物传感器。


如何在芯片上集成光源的问题仍未解决,由于其电子结构硅半导体很难作为光发射器。当在不同能态下电子转移非常活跃,但是能量最终以热能形式释放,而不是光能。


硅光子芯片上的有机激光器

  

KIT研究人员研发出一种新型红外波段激光器。为达到这个目的,他们通过掺杂色素的高分子聚合物构成硅基维纳波导。有机激光器运行能量来自于上部,垂直于芯片表面,由脉冲光源提供。产生的激光光束直接耦合进入硅基维纳波导。研究人员成功实现了1310nm脉冲激光辐射,单片峰值功率超过1 W。通过掺杂不同色素,利用不同激光谐振腔,该激光器波长可以在款波段内调整。


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