近日，瑞士聯邦理工學院（EPFL）和IBM的科學家們宣布開發出了一種新型激光器，這種激光器有望對光學測距技術產生重大影響。

該激光器是基于鋰鈮酸材料，這種材料通常用于光調制器領域，它能夠控制通過設備傳輸的光的頻率或強度。鈮酸鋰之所以價值頗高，是因為它可以處理大量的光功率，并且具有很高的Pockels系數，這意味著當對其施加電場時，它可以改變其光學性質。

研究人員通過將鈮酸鋰與氮化硅結合，從而成功打造出一種新型的混合集成可調諧激光器。研究人員通過將鈮酸鋰與氮化硅結合，實現了他們的突破，這使他們能夠生產出一種新型的混合集成可調諧激光器。

這項研究已發表在3月15日的《自然》（Nature）雜志上。

適配激光雷達應用

這種方法產生了一種具有低頻噪聲的激光（衡量激光頻率穩定程度的標準），同時能夠實現快速波長調諧——這兩個方面都是用于光探測和測距（激光雷達）應用的激光的關鍵特性。然后，開發人員進行了光學測距實驗，他們使用激光高精度地測量了距離。

除了集成激光器之外，這一混合特性平臺還有望實現用于電信的集成收發器以及用于量子計算的微波光學換能器。

該項目EPFL方面的負責人Tobias J．Kippenberg教授表示：“這一結果的顯著之處在于，激光同時提供了低相位噪聲和快速皮秒級調諧，以往這在這樣一個芯片規模集成激光器中以前從未實現過。”

實現多方面突破

盡管最近的進展已經證明了基于LiNbO3的可調諧集成激光器，但該平臺在證明頻率敏捷、窄線寬集成激光器方面的全部潛力尚未實現。

上述研究報道了一種基于混合氮化硅（Si3N4－LiNbO3）光子平臺的快速調諧激光器，并演示了其在相干激光測距中的應用。平臺基于超低損耗Si3N4光子集成電路與薄膜LiNbO3的異質集成，通過在晶片級直接鍵合，實現了比之前演示的芯片級集成低得多的傳播損耗（低至8．5分貝／米），并通過自注入鎖定激光二極管實現了窄線寬激光。

據顯示，諧振器的混合模式能夠以12 × 1015Hz的速度進行電光激光頻率調諧，具有高線性度和低遲滯，同時保持窄線寬。使用上述混合集成激光器，研究人員們進行了概念驗證相干光學測距（FMCW激光雷達）實驗。通過將LiNbO3材料應用于Si3N4光子集成電路上，研究人員們創造了一個平臺，該結合了薄膜LiNbO3和Si3N4各自的優勢，最終實現了精確的光刻控制、成熟的制造和超低損耗。

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審核編輯 ：李倩