“鎖相”雷射器陣列可望實(shí)現(xiàn)Thz級(jí)應(yīng)用

　　美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員發(fā)表一種緊密整合奈米雷射器的自然鎖相(phase-locking)機(jī)制，可望使2D陣列中的所有雷射器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的全局耦合，達(dá)到THz量子級(jí)聯(lián)雷射器等應(yīng)用。

　　美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)與桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)的研究人員最近在《自然光子學(xué)》(Nature Photonics)期刊中發(fā)表最新研究成果，他們描述一種緊密整合奈米雷射器的自然鎖相(phase-locking)機(jī)制，顯示一般無(wú)效的橫向發(fā)射將有助于使2D陣列中的所有雷射器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的全局耦合。

　　“在波束成形時(shí)，雷射器陣列鎖相是一種極其高效率的方法，因?yàn)樗芴岣咻敵龉β室约敖档桶l(fā)射閾值，”研究人員因此在一款面積不到1mm2的晶片上打造出37個(gè)次波長(zhǎng)短腔面發(fā)射雷射器陣列原型展示。

　　該雷射元件可在3THz頻率時(shí)發(fā)射，并以不同的陣列配置散布，彼此之間僅以相當(dāng)于其基本波長(zhǎng)(100µm)的間距隔開(kāi)。研究人員表示，透過(guò)“具有明確相位關(guān)系的遠(yuǎn)場(chǎng)輻射”彼此鎖相，這些雷射元件就能藉由最高450mW A-1斜率效率以及近繞射極限的波束散射，以脈沖作業(yè)方式共同實(shí)現(xiàn)高達(dá)6.5mW的單模作業(yè)。

　　研究人員們將奈米雷射器設(shè)計(jì)至定義明確的網(wǎng)格圖案，利用奈米雷射器發(fā)散的波束圖案(通常是損耗的能量)在陣列的其他雷射之間實(shí)現(xiàn)強(qiáng)耦合，以及形成較個(gè)別雷射器分別實(shí)現(xiàn)的總合更強(qiáng)大的光束與聚焦。

　　研究人員的靈感來(lái)自微波領(lǐng)域。在微波領(lǐng)域所使用的天線相位陣列一般都可實(shí)現(xiàn)窄波束成形。

　　根據(jù)研究人員表示，陣列越大，可被再次擷取到的橫向發(fā)射輻射就越多，可用于刺激附近雷射器的發(fā)射，以及在可產(chǎn)生雷射光的陣列降低整體功率閾值。該研究可望導(dǎo)入工業(yè)應(yīng)用中，例如可達(dá)到太赫茲(THz)量子級(jí)聯(lián)雷射器的THz級(jí)光譜儀或掃描儀。