集成光子学取得里程碑

科技 2025-01-13 10:03 上海

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研究人员在硅光子学上制造出高功率可调激光器，使用LMA放大器可实现近2瓦的功率。这一进步可能会彻底改变集成光子学，并可能应用于太空探索，降低卫星成本并增强能力。

当今世界，各种系统的尺寸不断减小，并采用越来越小的组件来用于高速数据中心和紧凑型卫星的太空探索等应用。

然而，这种小型化和高密度集成趋势（由集成光子学的进步推动）已严重损害了这些系统产生高信号功率的能力。传统上，高功率输出与较大的系统有关，例如光纤和固态平台，其相当大的物理尺寸允许更大的能量存储。

相比之下，微米至毫米级系统（包括基于集成光子学的系统）的光能存储容量远低于大型台式系统。因此，它们的发电能力本质上仍然有限。

硅光子学中对高功率信号生成的需求

为了实现高功能、可大规模生产的硅光子系统的大规模部署并取代笨重的台式系统，基于硅光子的激光器和放大器必须产生与台式系统相当的高功率信号。

最近，由Neetesh Singh博士和Franz Kärtner教授领导的德国研究人员展示了一种超高功率可调谐激光器，其输出功率接近2瓦，这要归功于最近构想的硅光子学上的大模面积(LMA)集成波导放大器。

研究人员设想，这种装置将对光子学领域产生颠覆性的影响，并可能使集成光子学装置在各个领域大规模实现。

一种潜在的应用是，这种在长波长窗口工作的高功率可调激光器被部署在小型卫星上，用于感知和绘制（使用激光雷达等技术）外太空生命所必需的分子；例如二氧化碳、水和氨。与传统的光纤或固态系统相比，基于LMA硅光子学的高功率可调激光器将使系统尺寸、重量和成本降低几个数量级，从而实现多项具有成本效益的太空任务，并实现以前不可能实现的高度增强的功能。（摘编自scitechday）

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