对于集成铌酸锂光子电路的所有最新进展——从频率梳到频率转换器和调制器——一个重要的组件集成：激光器。
长途电信网络、数据中心光互连和微波光子系统都依赖激光来生成用于数据传输的光载波。在大多数情况下，激光器是调制器外部的独立设备，这使得整个系统更昂贵、稳定性和可扩展性更低。
现在，来自哈佛约翰 A. 保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 的研究人员与 Freedom Photonics 和 HyperLight Corporation 的行业合作伙伴合作，开发了他们认为是第一款完全集成在 LiNbO3 芯片上的高功率激光器，为高性能电信系统、完全集成的光谱仪、光学遥感和量子网络的高效频率转换等应用铺平了道路。
“集成的 LiNbO3 光子学对于开发高性能芯片级光学系统来说是一个很有前景的平台，但事实证明，将激光放到 LiNbO3 芯片上是最大的设计挑战之一，”Tiantsai Lin 教授 Marko Loncar 说。 SEAS 的电气工程和应用物理学，该研究的高级作者。 “在这项研究中，我们使用了从集成 LiNbO3 光子学的先前发展中学到的所有纳米制造技巧和技术来克服这些挑战，并实现在薄膜 LiNbO3 平台上集成高功率激光器的目标。”
该研究发表在《光学》杂志上。
Loncar 和他的团队在他们的集成芯片中使用了小而强大的分布式反馈激光器。在芯片上，激光器位于蚀刻到 LiNbO3 中的小井或沟槽中，并在同一平台上制造的波导中提供高达 60 毫瓦的光功率。研究人员将激光与 LiNbO3 中的 50 GHz 电光调制器相结合，构建了一个高功率发射器。
“集成高性能即插即用激光器将显着降低未来通信系统的成本、复杂性和功耗，”SEAS 研究生、该研究的第一作者 Amirhassan Shams-Ansari 说。 “它是一个构建模块，可以集成到更大的光学系统中，用于传感、激光雷达和数据电信等一系列应用。”
通过使用工业友好型工艺将薄膜 LiNbO3 器件与高功率激光器相结合，这项研究代表了朝着大规模、低成本和高性能发射器阵列和光网络迈出的关键一步。接下来，该团队的目标是提高激光器的功率和可扩展性，以适应更多应用。
哈佛技术开发办公室保护了 Loncar 实验室在 LiNbO3 系统方面的创新所产生的知识产权。 Loncar 是 HyperLight Corporation 的联合创始人，该公司是一家初创公司，旨在基于他实验室开发的某些创新将集成光子芯片商业化。
该研究由 SEAS 的 Dylan Renaud、Rebecca Cheng、Linbo Shao、Di Zhu 和 Mengjie Yu、Freedom Photonics 的 Hannah R. Grant、Leif Johansson 以及 HyperLight Corporation 的 Lingyan He 和 Mian Zhang 共同撰写。它得到了国防高级研究计划局 HR0011-20-C-0137 拨款和空军科学研究办公室 FA9550-19-1-0376 拨款的支持。