硅基混合集成激光器：光子集成的新突破

"应用于光子集成的硅基混合集成人工微结构硅波导输出激光器研究" 在光子集成领域，硅基技术因其与现有微电子工艺的高度兼容性，成为了研究的焦点。硅光子集成技术在光通信、信号处理以及微电子系统内部和之间的互连应用中展现出巨大的潜力。然而，尽管硅基光子集成器件如波导、输入/输出耦合器、波分复用器、调制器和光探测器等关键组件的性能不断提升，但仍然存在一个核心问题——如何在硅基平台上实现激光光源的集成。这正是硅基混合集成激光器研究的主要目标。 近年来，科研人员已经取得了显著的进展，特别是在III-V族材料与硅的混合集成方面。该文作者的课题组提出了采用微结构的硅基混合集成硅波导输出单模激光器，这种新型激光器设计在通信波段工作。微结构的引入为模式选择提供了可能，它利用SOI（硅/二氧化硅/硅）材料体系中的周期性结构来实现。通过晶片直接键合技术，InGaAlAs增益介质被有效地整合到具有微结构的硅波导中，这种方法降低了制造复杂性。 这种微结构激光器在室温下能实现连续输出功率0.85毫瓦，脉冲输出功率3.5毫瓦，边模抑制比高达25分贝，这表明了其良好的单模运行性能和较高的光束质量。边模抑制比是衡量激光器输出光谱纯度的重要指标，高值意味着激光器主要输出的是主模，减少了不必要的边模干扰，从而提高了通信系统的性能。 该工作的创新点在于通过标准光刻技术就能实现激光器的模式选择，这降低了制造成本并简化了工艺流程。同时，这种混合集成方法为硅基光子集成提供了一种可行的光源解决方案，为未来的光子集成电路设计打开了新的可能性。 这篇研究论文详细探讨了硅基混合集成激光器的最新进展，特别是微结构硅波导输出激光器的设计和性能，为硅光子集成领域的进一步研究奠定了坚实的基础。通过这种激光器，可以预期未来光子集成系统将更加高效、紧凑，并有可能实现更高程度的集成。