首块激光器和光栅集成的硅芯片问世

2011-8-12 08:35 来源: 科技日报
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  据美国物理学家组织网8月10日(北京时间)报道,新加坡数据存储研究所的魏永强(音译)和同事首次构建出一种由一个激光器和一个光栅集成的新型硅芯片,其中的光栅能让光变得更强并确保激光器输出1500纳米左右波长的光,而通讯设备标准的操作波长正是1500纳米。

  光纤在传输数据时需要让不同波长的激光束同时通过,但这些不同波长的光波容易相互串扰,因此需要对激光器进行精确谐调,让其发出特定波长的光以避免这种串扰。使用光栅可以解决这个问题。

  科学家们之前使用传统方法试图将一个激光器和一个光栅集成于一块硅芯片中,但都没有获得成功。激光器一般由几层半导体薄层构成,而光栅则由硅蚀刻而成,所有的材料都必须精确地对齐。传统的方法是,将激光器和光栅种植于一块独立的半导体芯片上,整个过程大约需要50多步,而且要求硅晶表面的粗糙度非常低,小于0.3纳米。

  在新硅芯片中,激光器置于一面镜子和一个弯曲的光栅之间。光栅就像一块具有选择能力的镜子,仅仅将某一特定波长的光反射回激光器中,这样就制造出了一个光共振腔,使激光活动只针对特定波长,因此提供了通讯领域要求的精确性。

  魏永强对这款新芯片进行测试后发现,其性能优异,发出光的功率为2.3毫瓦,而且只发出特定波长的光。

  魏永强表示:“从实际应用角度来考虑,我们需要将多光源激光器集成在一块芯片上,因此将多个激光器和光栅整合在一块硅芯片上将是我们下一步面临的挑战。我们计划通过利用能处理更广谱波长的同样的光栅结构来按比例扩展最新的单波长激光器。新设备标志着我们很快就能对集成在单硅芯片上的通讯设备进行商业化生产。”