9月27日，北京大学电子学院常林研究员与合作者受邀在国际知名期刊《自然·光子学》(Nature Photonics)上发表了题为”Emerging integrated laser technologies in the visible and short near-infrared regimes”的综述文章，为芯片化的短波集成激光器技术进行了总结与展望。美国国家标准与技术研究院卢溪源研究员与北京大学电子学院常林研究员为共同第一作者，美国国家标准与技术研究院Kartik Srinivasan研究员为通讯作者。

时间计量、生物传感、量子计算等领域的迅速发展，对波长位于400nm至1000nm之间覆盖可见至短红外的激光器的需求与日俱增。然而，这一波段传统的光源大多为专用的仪器设备，体积大、功耗高、且操控较为复杂，近年来，集成光子芯片技术不断发展，使得高性能激光器的集成度化成为了可能，给原子钟、量子计算机、可穿戴生物检测等设备的普及提供了核心的支撑。北京大学常林团队在过去的两年里，基于多材料集成技术与合作者实现了多个该领域的里程碑工作。包括世界首个异质集成的短波激光器(Nature 610, 54-60 (2022))和集成非线性激光器等(Nature Communications 13, 5344 (2022))。

400-1000nm激光器应用及物理体系示意图

文章讨论了不同形态的增益介质和泵浦方式，以及多种增益介质与低损耗光芯片的集成方案，尤其是混合集成、异质集成、直接生长三种能够从通讯波长激光器的工艺中移植而来的方案。同时，文章探讨了不同类型的低损耗集成光路平台与多种低噪声激光器结构设计，包括外腔、自注入锁定与受激布里渊散射结构，以及基于非线性波长转换和光学参量振荡过程进行频率转换的集成短波激光器等。

400-1000nm激光器集成方案

尽管在可见和近红外波段，集成激光器为新型技术，但是它已经能够适应各种应用中的不同需求，例如780nm的异质集成激光器能够应用于基于Rb的量子技术，或驱动克尔光学参量振荡器产生多波长的应用；基于布里渊和自注入锁定的窄线宽激光器的应用，集成光源可以应用于光钟操纵、离子阱量子比特激光制冷和光谱探测等等。文章给出了这一技术发展的路线图，对短波激光器未来的研究与产业化的发展方向进行了展望。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41566-024-01529-5