a. 光子电路集成Ti:Sa激光器的光学装置示意图。使用商用Ti:Sa激光器（M2laser）进行异频跳动测量，可以使用快速光电探测器（PD）和电信号分析仪（ESA）测量激光线宽。b. 片上Ti:Sa激光器和参考激光器之间的异频跳动信号，全波半最大值为120kHz。资料来源：《自然-光子学》（2023）。DOI: 10.1038/s41566-022-01144-2

一个研究小组开发了第一个芯片级的掺钛蓝宝石激光器--这是一个突破，其应用范围包括原子钟、量子计算和光谱传感器。

这项工作是由Llewellyn West Jones, Jr. 电子工程、应用物理学和物理学教授唐红领导。该成果发表在《自然-光子学》上。

当掺钛蓝宝石激光器在20世纪80年代推出时，它是激光器领域的一个重大进步。其成功的关键是作为其增益介质的材料--即放大激光能量的材料。事实证明，掺入钛离子的蓝宝石特别强大，提供了比传统半导体激光器更宽的激光发射带宽。这一创新导致了物理学、生物学和化学方面的基本发现和无数的应用。

资料来源：耶鲁大学

台式钛蓝宝石激光器是许多学术和工业实验室的必备品。然而，这种激光器的大带宽是以相对较高的阈值为代价的，也就是它所需要的功率。因此，这些激光器成本高，占用空间大，很大程度上限制了它们在实验室研究中的使用。该研究的主要作者、Tang实验室的一名研究生Yubo Wang说，如果不克服这一限制，钛蓝宝石激光器仍将限于小众客户。

钛蓝宝石激光器的性能与芯片的小尺寸相结合，可以推动那些受限于功耗或空间的应用，如原子钟、便携式传感器、可见光通信设备，甚至是量子计算芯片。

为此，唐氏实验室展示了世界上第一个与芯片级光子电路集成的掺钛蓝宝石激光器，它提供了迄今为止在芯片上看到的最宽的增益光谱--为众多新的应用铺平了道路。

关键在于该激光器的低阈值。传统的掺钛蓝宝石激光器的阈值超过100毫瓦，而唐氏实验室的系统的阈值约为6.5毫瓦。通过进一步的调整，他们相信可以进一步将其降低到1毫瓦。他们开发的系统也与广泛用于蓝色LED和激光器的氮化镓光电子家族兼容。

更多信息。Yubo Wang等人，光子电路集成的钛：蓝宝石激光器，《自然-光子学》（2023）。DOI: 10.1038/s41566-022-01144-2