一項發(fā)表于《自然·光子學》的研究展示了基于微芯片主振蕩器-功率放大器（MOPA）架構(gòu)的光子集成摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）激光-放大系統(tǒng)。該成果有效克服了芯片級實現(xiàn)中泵浦利用率低和功率擴展受限的難題，為緊湊型高性能固態(tài)光源的開發(fā)提供了可行路徑。

該系統(tǒng)采用雙諧振微環(huán)諧振器作為種子激光器，其起振閾值低至2.9 μW。獨立優(yōu)化的單程波導放大器可提供Zui高46.6 dB的小信號增益。通過將低閾值種子源與級聯(lián)波導放大器結(jié)合，該集成系統(tǒng)實現(xiàn)了超過12 dBm的放大連續(xù)波輸出功率。

二極管泵浦固態(tài)激光器因高效率及能突破半導體二極管光譜覆蓋范圍的特性，在現(xiàn)代光子學中占據(jù)核心地位，已推動精密計量、量子光學和相干通信等領域的技術(shù)進展。然而，將Nd:YAG等經(jīng)過驗證的增益介質(zhì)引入集成光子平臺一直面臨挑戰(zhàn)。此次實驗結(jié)果證實了Nd:YAG波導集成技術(shù)的實用價值。

該研究由美國研究計劃局（DARPA）資助（合同號HR0011-20-2-0045）。相關實驗數(shù)據(jù)與計算機代碼已公開，論文作者包括郭宇、王洋、唐曉軒等。