美科学家研制出世界上第一具硅激光器

http://www.ofnmag.com  2004-11-15  点击次数：4次
经过多年的尝试与失败后，美国科学家日前终于找到使硅发出激光的方法。加州大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员利用拉曼效应(Raman effect)，制造出硅波导激光器(silicon waveguide laser)。这种硅激光器的原型可以发出波长为1.68μm的皮秒近红外线脉冲光。

硅虽然是半导体电子工业的最爱，但由于只具有间接能隙(indirect gap)，在光电方面的表现并不理想，因此半导体激光器采用的材料为氮化镓或砷化镓。硅激光器的问世，使科学家朝着将激光器与电子组件整合在同一块硅芯片上的目标又迈进了一步。

目前大部份的研究人员是藉由在硅中掺杂铒(erbium)或是植入微小孔洞来使其发光(但非激光器光)，UCLA的Ozdal Boyraz及Bahram Jalali却决定另辟蹊径，研究使用拉曼效应来产生激光器光的可能性。拉曼效应是利用材料内的震动来产生光学增益，通常被运用光纤通讯中的长距离玻璃(二氧化硅)光纤上，以放大数据信号。与在二氧化硅中相比，拉曼效应在硅中要强上1万倍，Jalali认为应有可能在长仅几公分的硅波导中获得足够的增益来产生激光波长。

他与Boyraz制造了2公分长的硅波导，然后将其置入光纤循环谐振腔(fiber loop cavity)中，再以波长1540 nm、脉冲宽度30皮秒的放大锁模激光器加以激发。在峰值功率为9W时，该光纤谐振腔开始发出波长1675 nm的激光器光。该激光器有8.5﹪的差分斜率(slope efficiency)，可产生25皮秒的脉冲光。

该小组目前正在发展连续型的硅激光器，并计划将设计商业化。由于拉曼效应是可调的，因此这项技术具有用来制造中红外波段硅激光器的潜力，而该波段的光源是生化探测、红外线反制(infrared countermeasures)及雾中自由空间光通信(free-space optical communication)所不可或缺的。
 

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