复旦大学制作出世界首个全硅激光器 可以推进集成光子学

复旦大学制作出世界首个全硅激光器 可以推进集成光子学

2018年1月22日,在上海, 光泵浦、全硅（Si）分布反馈激光器已经被展示，这是由研究人员使用高密度硅纳米晶体的有源层来开发的激光器。这种新的激光器提供了高光学增益，克服了Si从前发射时表现出的低效率。

为了提高Si的发射强度，复旦大学的研究人员开发了一种用于高密度Si纳米晶的薄膜生长技术，然后他们使用这些高增益的Si纳米晶体设计并制造了DFB谐振腔，用飞秒脉冲光泵浦观察激光发射。

研究人员使用高压、低温钝化方法，他们发现，与在较高温度（大于500摄氏度）下的常压氢气钝化相比，在较低温度下的延长的高压钝化有助于悬挂键的完全饱和。这使光学增益与砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）达到的光学增益相当。

(a) DFB Si激光器的示意图；(b) Si激光器的发射光谱是泵浦功率的函数。

Si纳米晶体嵌入层（Si NC层）在熔融石英衬底上制备，Si NC层的增益通过可变条纹长度来判断。为了校正测量的增益，光学损耗通过移位激发点技术获得。

激光显示了可靠的可重复性，在相似的制造条件下制造的四个样品的激光峰值在760-770nm的光谱范围内。研究小组表示，激光峰值的变化是由于有效折射率的微小差异造成的。当激光泵浦到阈值以上时，发射峰的半峰全宽从约120nm变窄到7nm。

据研究人员介绍，这台激光器是世界上第一台全硅激光器。这种光泵浦的全硅激光器可以实现电泵浦全硅激光器集成微电子和光电子，从而实现集成硅光子学。