电子科学与技术学院罗正钱教授团队在片上集成飞秒孤子激光产生取得重要进展

发表时间:2021-04-13浏览次数:478

电子科学与技术学院罗正钱教授团队与麻省理工学院(MIT)胡崛隽教授课题组紧密合作在片上集成超快激光源的研究中取得重要进展,相关成果近期以“Externally Pumped Photonic Chip‐Based Ultrafast Raman Soliton Source”为题发表于光电子领域国际顶级期刊Laser & Photonics ReviewsIF=10.65,中科院1Top期刊,https://doi.org/10.1002/lpor.202000301)。

随着摩尔定律接近饱和,业界开始逐渐转向光电集成芯片甚至全光芯片来实现更低的能耗以及更快的工作速度,集成光子芯片被认为是有望打破国外“卡脖子”,实现‘弯道超车’的关键技术。在硅光子产业体系中,片上集成光源具有特殊的无可替代的地位。集成激光源拥有成本低、体积小、功耗低等优点,已广泛应用于数据中心的光信号处理、自动驾驶的激光雷达、国防工业的相控阵列成像、精密测量、光谱学和传感等领域。

目前,片上集成超快激光源(产生皮秒/飞秒激光脉冲)仍不成熟,通常采用微谐振腔的克尔光频率梳、键合式锁模光波导技术,要求严格的精密控制或复杂制备工艺等,限制其发展。罗正钱课题组提出利用Ge28Sb12Se60硫系波导易于硅基集成、超强光学非线性和灵活色散调控的优势,结合拉曼孤子自频移技术,首先数值模拟探索了片上硫系波导拉曼孤子产生的可行性,进而与MIT团队合作制备Ge28Sb12Se60硫系片上波导,实验上首次实现了单片集成的拉曼飞秒孤子激光源。如图1所示,拉曼孤子激光可在1589-1807 nm波长范围内连续可调谐(调谐范围超过200 nm),脉冲宽度短至185 fs,尤其是产生拉曼孤子的泵浦脉冲能量阈值低至1.08 pJ,比传统光纤拉曼孤子的产生阈值低三个数量级,充分体现了片上集成超快光源的低功耗优势。






1. a)实验装置示意图;(b)拉曼孤子的光谱特性;(c)泵浦脉冲能量为7.73 pJ下的拉曼孤子光谱;(d)拉曼孤子脉冲序列;(e)拉曼孤子单脉冲的自相关迹;(f)拉曼孤子脉冲的输出频谱。

 

   论文的第一署名单位为厦门大学,合作署名单位为MIT和美国中弗罗里达大学。我校电子工程系博士研究生李朝和硕士研究生王超鹏为论文共同第一作者,罗正钱教授和MIT杜清扬博士为论文共同通讯作者。该研究受到国家自然科学基金优青/面上项目、美国国家科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、福建省杰出青年科学基金、以及厦门大学南强青年拔尖人才项目的支持。

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202000301

 

(图/电子科学与技术学院)