用激光器傳輸數據或能打造超高速WIFI

哈佛大學的研究團隊首次用半導體激光無線傳輸數據，通過這項技術，人們可能能實現超高速傳輸的WiFi。這篇研究論文發表于《美國科學院院刊》。

研究團隊發現，在微波光子學中，將半導體激光器發出的光通過光學頻率梳之后再發送到光電探測器上，產生微波輻射。若將激光、探測器和天線集成在同一個設備中，除了可以產生微波之外，通過調制半導體激光器的電流從而調制載波攜帶信號。而且天線向自由空間輻射時，另一側的工作方向可以接收外部的射頻信號。

現代社會中，WiFi是我們身邊隨處可見的設備，根據80.211b/g/n協議，WiFi的工作頻率范圍是2.4GHz～2.48GHz。自從赫茲驗證了電磁波的存在以來，無線發射機的工作頻率約為50兆赫，發展到現在工作頻段到了千兆赫。隨著無線通信數據量的不斷增加，需要用新的通信技術來滿足更高速的數據傳輸。因此，哈佛的研究團隊給出了一個基于半導體激光頻率梳的小型射頻發射機的概念證明。

在這種激光器中，腔內振蕩的相干模之間的拍頻產生電流，該電流與器件的電極耦合，利用內部振蕩電流驅動偶極天線，偶極天線向自由空間輻射。這項研究為電子-光子混合裝置提供了新的思路，同時也為光學頻率梳用在無線通信與無線基準同步的應用提供新的道路。

新型聲子激光器可用于量子物理研究

據外媒報道，來自羅徹斯特理工學院（RIT）和羅徹斯特大學的研究人員，通過諾貝爾獎獲得者Arthur Ashkin發明的激光鑷技術，開發出了一種新型聲子激光器。

基于二氧化硅的納米球在真空下懸浮在光學鑷子中的質心振蕩，研究人員演示了一種介觀頻率可調諧聲子激光器。這種聲子激光器可用于單電子、液滴、甚至是小型生物有機體。

在標準光學激光器中，光輸出的特性由生產該激光器的材料控制。但是在這種聲子激光器中，材料粒子的運動受光學反饋的控制。與此同時，這種聲子激光還可以為中尺度聲子的相干源提供通路，進而可應用于解決量子力學以及精密計量應用中的基本問題。

對于使用該設備探索基礎量子物理學有著極大興趣的Mishkat Bhattacharya教授表示：“我們非常高興能看到這種設備的各種新用途，特別是對于傳感和信息處理而言，因為光學激光器具備眾多應用，并且還在不斷發展。”

他們的研究成果發表在《Nature Photonics》上。

美國研發出光鑷聲子激光器

近日，美國羅切斯特理工學院（RIT）與羅切斯特大學合作，利用阿什金發明的光鑷技術，創造了一種利用光懸浮納米粒子的聲子激光器——光鑷聲子激光器。

聲子是與聲波及光鑷相關的能量量子，它可以孤立地測試量子效應的極限，并消除周圍環境的物理干擾。研究人員研究了納米粒子的機械振動，這種粒子可在激光束焦點處的輻射力作用下在重力作用下懸浮。

羅徹斯特理工學院物理學副教授、理論量子光學研究員米什卡特·巴塔查里亞（Mishkat Bhattacharya）介紹，通過檢測納米粒子散射的光來測量納米粒子的位置，并將這些信息反饋到鑷子光束中，這樣我們就可以創造出類似激光的情況。機械振動變得很強烈，并且完全同步，就像從光學激光器發出的電磁波一樣。

激光束發出的波是同步的，所以光束可以傳播很遠而不會向四面八方擴散，這與太陽光或燈泡發出的光不同。在標準的光學激光器中，光輸出的特性是由制造激光器的材料控制的。而在聲子激光器中，光和物質的作用是相反的——物質粒子的運動是由光反饋控制。

巴塔查里亞表示，這一裝置具有廣泛的應用前景，特別是在光學激光有如此多的應用場景，如在傳感和信息處理方面的應用，并且其應用前景仍在不斷拓展。

銻化物半導體量子阱激光器研究獲得重要進展

中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室牛智川研究員團隊在銻化物半導體單模和大功率量子阱激光器研究方面取得重要進展。

近年來，牛智川研究員帶領的研究團隊在國家973重大科學研究計劃、國家自然科學基金委重大項目及重點項目等的支持下，深入研究了銻化物半導體的材料基礎物理、異質結低維材料外延生長和光電器件的制備技術等，系統性掌握了銻化物量子阱、超晶格低維材料物理特性理論分析和分子束外延生長方法，在突破了銻化物量子阱激光器的刻蝕與鈍化等核心工藝技術基礎上，創新設計金屬光柵側向耦合分布反饋（LC－DFB）結構成功實現了2μm波段高性能單模激光器，邊模抑制比達到53dB是目前同類器件的最高值，同時輸出功率達到40mW是目前同類器件的3倍以上。相關成果在Appl．Phys．Lett．114，021102（2019）發表后立刻被國際著名《化合物半導體，Compound Semiconductor 2019年第2期》長篇報道，指出：“該單模激光器開創性提升邊模抑制比，為天基衛星載LIDAR系統和氣體檢測系統提供了有競爭力的光源器件”。

在銻化物量子阱大功率激光器方面，研究團隊創新采用數字合金法生長波導層等關鍵技術，研制成功2μm波段的InGaSb／AlGaAsSb應變量子阱大功率激光器，其單管器件的室溫連續輸出功率達到1.62瓦、巴條（線陣）激光器組件的室溫連續輸出功率16瓦，綜合性能達到國際一流水平并突破國外高功率半導體激光器出口限制規定的性能條款。

GaSb基InGaAsSb晶格匹配異質結量子阱的能帶帶隙可調范圍覆蓋了1.8μm～4.0μm的短波紅外區域，與該波段的其它激光材料體系相比其在研制電直接驅動下高光電效率的激光器方面具有獨特的優勢。

隨著銻化物多元素復雜低維材料分子束外延技術的不斷進步，國際上銻化物半導體相關的材料與光電器件技術創新發展十分迅速。上述銻化物半導體激光器研究成果突破了短波紅外激光器技術領域長期卡脖子核心技術，將在危險氣體檢測、環境監測、醫療與激光加工等諸多高新技術產業發揮重要價值。

華光光電推出高功率直接半導體激光器系統

華光光電憑借在半導體激光器領域深耕多年的豐富經驗和堅實技術基礎，依托自產高功率芯片的核心優勢，完成高功率芯片封裝、光學合束和光纖耦合等關鍵技術的開發，成功推出高功率直接半導體激光器系統，輸出功率覆蓋1000瓦到10000瓦，并實現光纖輸出。產品可應用于激光熔覆、表面處理、焊接等領域，現已部分投入市場。

2.79μm高重復頻率高峰值功率調Q激光器研究中取得進展

中國科學院合肥物質科學研究院醫學物理與技術中心醫用激光技術研究室研究員江海河課題組在2.79μm調Q激光器方面取得新進展。

據了解，3μm波段位于水的吸收峰與紅外光譜指紋區內，它在生物醫學、大氣遙感、光電對抗等領域有著廣闊的應用前景。高峰值功率3μm調Q激光器還可以作為光參量振蕩器（OPO）的泵浦源，高效率地產生可調諧中紅外參量激光，將相干光源拓展到中紅外波段。高重復頻率、高峰值功率中紅外激光不僅可以提高生物消融速率，而且還可以增強遠程大氣環境探測靈敏度和距離。因此，發展高重復頻率、高峰值功率調Q激光技術已成為該領域重要發展方向。

然而，由于3 μm激光晶體的增益系數與熱導率較低，在高功率泵浦條件下會出現嚴重的熱透鏡與熱退偏效應，同時由于缺乏高透過率、高損傷閾值的聲光調Q開關，從而難以獲得高重復頻率、高峰值功率的調Q激光輸出。

針對以上問題，研究人員使用在3μm波段具有相對低的泵浦閾值、較高斜率效率的Er：YSGG激光晶體，采用966 nm半導體激光器（LD）作為泵浦源，使得泵浦光發射帶與激光晶體鉺離子吸收帶具有很好的光譜匹配，提高了泵浦效率，降低激光晶體熱效應。通過諧振腔優化設計補償熱透鏡效應，使用2.79 μm高損傷閾值的非偏振TeO2聲光調Q開關，避免了電光調Q熱退偏效應帶來的損耗。在重復頻率100－300Hz條件下，獲得2.79μm高重頻調Q激光輸出，其中最大激光脈沖能量達到1mJ，最高峰值功率達13.2 kW＠76 ns。

該技術拓展了3μm激光光源，為科研與應用提供了新工具，已在激光牙組織消融上進行了實驗，取得了較好的效果。相關研究成果已發表在國際學術期刊Infrared Physics ＆ Technology上。