瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的一个项目开发了一种混合设备，可以增强许多高精度激光应用。

该研究发布在《光科学与应用》杂志上，通过将这些半导体源与含有微谐振器的氮化硅光子电路集成，提高了半导体激光器的性能，同时能够产生更短的波长。

“半导体激光器在现代技术中无处不在，从智能手机到光纤通信，无所不包，”EPFL光子系统实验室的Camille Brès评论道。

“然而，由于缺乏连贯性和无法有效地产生可见光，它们的潜力受到限制。我们的工作不仅提高了这些激光器的相干性，而且还将其输出转向可见光谱，为它们的使用开辟了新的途径。

这一突破来自自注入锁定的研究，其中少量发射输出被转移到一个单独的无源激光腔中，该腔的谐振输出反射回原始发射。这种光反馈操作可以选择性地放大所需的波长，同时衰减其他波长，从而显着限制线宽和噪声。

EPFL研究了自注入锁定是否可以与二阶光学效应一起启动。它将市售的半导体激光器与氮化硅微环谐振器耦合，以创建一个独立的光源，在谐振器的一次谐波和二次谐波频率下发射相干光。

“当腔中的捕获光经历一个称为全光学偏振的过程时，这些较短的波长是实现的，该过程会在氮化硅中引起二阶非线性，”EPFL评论道。“氮化硅通常不会产生这种特定的二阶非线性效应，并且该系统利用腔内共振的光产生电磁波，从而激发材料中的非线性特性。

在试验中，新架构有效地允许在整个 C 和 L 电信频段上产生二次谐波。但电信以外的应用可以包括计量学和紧凑型原子钟的开发，而目前类似来源的能源消耗和生产成本也可以降低。

洛桑联邦理工学院认为，其研究证实了氮化硅光子学对高效二阶非线性过程集成的适用性，并为新型芯片级器件开辟了一条途径。

“我们不仅在改进现有技术，而且还在推动半导体激光器的可能性，”PHOSL的Marco Clementi说。“通过弥合电信和可见光波长之间的差距，我们正在为生物医学成像和精密计时等领域的新应用打开大门。