美科學(xué)家研制出世界上第一具硅激光器

http://www.ofnmag.com  2004-11-15  點擊次數(shù)：4次
經(jīng)過多年的嘗試與失敗后，美國科學(xué)家日前終于找到使硅發(fā)出激光的方法。加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)的研究人員利用拉曼效應(yīng)(Raman effect)，制造出硅波導(dǎo)激光器(silicon waveguide laser)。這種硅激光器的原型可以發(fā)出波長為1.68μm的皮秒近紅外線脈沖光。

硅雖然是半導(dǎo)體電子工業(yè)的最愛，但由于只具有間接能隙(indirect gap)，在光電方面的表現(xiàn)并不理想，因此半導(dǎo)體激光器采用的材料為氮化鎵或砷化鎵。硅激光器的問世，使科學(xué)家朝著將激光器與電子組件整合在同一塊硅芯片上的目標(biāo)又邁進了一步。

目前大部份的研究人員是藉由在硅中摻雜鉺(erbium)或是植入微小孔洞來使其發(fā)光(但非激光器光)，UCLA的Ozdal Boyraz及Bahram Jalali卻決定另辟蹊徑，研究使用拉曼效應(yīng)來產(chǎn)生激光器光的可能性。拉曼效應(yīng)是利用材料內(nèi)的震動來產(chǎn)生光學(xué)增益，通常被運用光纖通訊中的長距離玻璃(二氧化硅)光纖上，以放大數(shù)據(jù)信號。與在二氧化硅中相比，拉曼效應(yīng)在硅中要強上1萬倍，Jalali認(rèn)為應(yīng)有可能在長僅幾公分的硅波導(dǎo)中獲得足夠的增益來產(chǎn)生激光波長。

他與Boyraz制造了2公分長的硅波導(dǎo)，然后將其置入光纖循環(huán)諧振腔(fiber loop cavity)中，再以波長1540 nm、脈沖寬度30皮秒的放大鎖模激光器加以激發(fā)。在峰值功率為9W時，該光纖諧振腔開始發(fā)出波長1675 nm的激光器光。該激光器有8.5﹪的差分斜率(slope efficiency)，可產(chǎn)生25皮秒的脈沖光。

該小組目前正在發(fā)展連續(xù)型的硅激光器，并計劃將設(shè)計商業(yè)化。由于拉曼效應(yīng)是可調(diào)的，因此這項技術(shù)具有用來制造中紅外波段硅激光器的潛力，而該波段的光源是生化探測、紅外線反制(infrared countermeasures)及霧中自由空間光通信(free-space optical communication)所不可或缺的。
 

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