【资讯】全程自注入锁定-光子集成激光器

2026-11-03 18:11:17

窄线宽集成激光器是光学原子钟、光纤传感及其他技术不可或缺的工具。近年来，氮化硅低损耗光子集成电路的研究进展，使紧凑型自注入锁定半导体激光器，实现了优异的相干性。然而，这种架构，仍受限于对失谐和反馈相位的敏感性：窄线宽运行仅出现在特定工作点，并且维持锁定态需要主动控制，从而限制了稳健性并阻碍了实际部署。

近日，瑞士洛桑联邦理工学院Simone Bianconi，Tobias J. Kippenberg团队在Nature Photonics上发文，报道了一种光子集成开箱即用型的自注入锁定光子集成激光器，在任何驱动电流下，都能自注入锁定到窄线宽态。利用了硅氮化硅螺旋微谐振器中，总线与drop端口的空间布局，调控了所设定的反馈相位色散，该色散决定了锁定状态在连续腔模之间的演化。

图1：全程自注入锁定SIL的概念。

图2：反馈相位色散 ΔΨ 对自注入锁定动力学的影响。

图3：反馈相位色散控制与全程自注入锁定的实验演示。

图4：全程自注入锁定与快速频率调谐的实验演示。

通过设计反馈相位色散，并使高Q氮化硅光子集成微谐振器中，使相邻锁定区间重叠，约束激光器在调谐过程中始终保持在窄线宽分支上，从而消除向自由运行态的转变。在所有任意驱动电流下，该光子集成激光器均表现出了持续锁定（只在不同锁定态间跳变，而不再进入自由运行态），本征线宽低于10 Hz；基于单片集成压电致动器，实现了无跳模1.5 GHz频率啁啾期间，也同样如此。

该架构，将低损耗光子集成电路中，敏感的自注入锁定，转变为一种稳健且可扩展的超低噪声激光器实现途径。

参考文献： 中国光学期刊网

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