“锁相”雷射器阵列可望实现Thz级应用

　　美国麻省理工学院(MIT)的研究人员发表一种紧密整合奈米雷射器的自然锁相(phase-locking)机制，可望使2D阵列中的所有雷射器实现远距离的全局耦合，达到THz量子级联雷射器等应用。

　　美国麻省理工学院(MIT)与桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)的研究人员最近在《自然光子学》(Nature Photonics)期刊中发表最新研究成果，他们描述一种紧密整合奈米雷射器的自然锁相(phase-locking)机制，显示一般无效的横向发射将有助于使2D阵列中的所有雷射器实现远距离的全局耦合。

　　“在波束成形时，雷射器阵列锁相是一种极其高效率的方法，因为它能提高输出功率以及降低发射阈值，”研究人员因此在一款面积不到1mm2的晶片上打造出37个次波长短腔面发射雷射器阵列原型展示。

　　该雷射元件可在3THz频率时发射，并以不同的阵列配置散布，彼此之间仅以相当于其基本波长(100µm)的间距隔开。研究人员表示，透过“具有明确相位关系的远场辐射”彼此锁相，这些雷射元件就能藉由最高450mW A-1斜率效率以及近绕射极限的波束散射，以脉冲作业方式共同实现高达6.5mW的单模作业。

　　研究人员们将奈米雷射器设计至定义明确的网格图案，利用奈米雷射器发散的波束图案(通常是损耗的能量)在阵列的其他雷射之间实现强耦合，以及形成较个别雷射器分别实现的总合更强大的光束与聚焦。

　　研究人员的灵感来自微波领域。在微波领域所使用的天线相位阵列一般都可实现窄波束成形。

　　根据研究人员表示，阵列越大，可被再次撷取到的横向发射辐射就越多，可用于刺激附近雷射器的发射，以及在可产生雷射光的阵列降低整体功率阈值。该研究可望导入工业应用中，例如可达到太赫兹(THz)量子级联雷射器的THz级光谱仪或扫描仪。