一种新型混合集成激光器结构示意图，具有“重塑集成光子学格局的潜力”。图片来源：Mingxiao Li

科技日报记者 张梦然

如何将整个房间那么大的台式激光器的优势集成到指甲大小的半导体芯片上？为应对这一挑战，美国罗切斯特大学研究团队创建出首个多色集成激光器。研究人员称，该技术“有可能重塑集成光子学的格局”，将为集成半导体激光器在光探测和测距（LiDAR）遥感中的新应用铺平道路，还有望促进微波光子学、原子物理学和增强现实/虚拟现实技术的进步。该项研究近日发表在《自然·通讯》上。

集成半导体激光器一直是集成光子学的核心，在过去几十年中推动了信息技术和基础科学的许多进步。研究人员称，尽管取得了这些令人印象深刻的成就，但目前的集成激光器仍缺少关键功能。缺乏快速可重构性和窄光谱窗口这两个主要问题，已成为阻碍应用的主要瓶颈。

研究人员表示，他们通过基于普克尔斯效应创建一种新型集成半导体激光器克服了这些挑战。该激光器与绝缘体上铌酸锂平台集成，能发射电信波长的高相干光，允许以创纪录的速度进行激光频率调谐，且是首个在可见光波段具有快速可配置性的窄线宽激光器。

该新型混合集成激光器可实现快速频率啁啾，这在LiDAR传感器系统中几乎是无价的，该系统通过记录短脉冲发射和反射光接收之间的时间来测量距离。新技术还克服了传统集成半导体激光器光谱带宽限制的频率转换能力，这将“显著缓解”开发新波长激光器的困难。

新技术具有窄波长和快速可重构性，提供“完全片上激光解决方案”来探测和操纵原子物理中的原子和离子，并有利于现实/虚拟现实和其他短波长应用。

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集成电路给人类帮了大忙，如果也有集成光路，我们的处理器或许能再上一个台阶。但是光的操纵难得多，迄今这还是一个前沿领域，没有前例可循，许多制约因素需要一一突破，许多元件都要从零开发，需要奇思妙想和大胆创新。本文提到的新型混合集成激光器将“显著缓解”开发新波长激光器的困难，促进微波光子学、原子物理学和增强现实/虚拟现实技术的进步，拓展更多应用。普通人要用上更新更快的电子信息产品，就指望这些突破了。