半导体激光器泵浦的紧凑型混合铌酸锂微环激光器
发布日期:2023-06-30   作者:秦梦瑶   浏览次数:36

铌酸锂薄膜(TFLN)具有透明窗口宽、折射率高、声光/电光/非线性光学系数显著优势,在经典与量子应用中均已成为具备制造高性能光子集成器件前景的材料平台,目前在该平台上已经实现了低损耗波导、高质量微谐振器、高速调制器和高效光频率转换器等光子学器件。然而,单晶铌酸锂缺乏有效的发光和探测能力。最近,在掺杂稀土离子的铌酸锂晶体开始成为实现TFLN平台光学增益功能的一种实用方案,稀土离子掺杂光学泵浦微型激光器也在实验上得到证明。稀土离子掺杂的激光器具有带宽宽、偏振不敏感、适用温度高、兼容性好等优点。此外,稀土离子掺杂的激光器在实现高功率输出、锁模操作和相干光束组合方面更有希望。然而,目前,所有稀土离子掺杂的TFLN激光器都由使用光纤连接的外部激光器进行光学泵浦,这阻碍了TFLN上集成光子学的发展。近期,华东师范大学程亚教授团队展示了一种紧凑型混合铌酸锂微环激光器1提出的半导体激光器泵浦的紧凑型混合铌酸锂微环激光器的示意图,该激光器由商用CoS封装的半导体激光器和高QEr3+掺杂的微环组成。通过调节精度为 10 nm  6 轴对准系统实现微环输入端口与CoS封装的半导体激光管输出端口之间的对齐,进而实现高效的光耦合。为了实现稳定和紧密的键合,通过点胶机涂上紫外胶,通过紫外线照射来固定两个芯片。该工作的关键在于Er3+掺杂的微环在半导体激光器的泵浦波长处具有较高的Q值。如图2所示,半导体的泵浦激光的中心波长为976.24nm,在该波长下,微环的Q值为7.3×105。在泵浦光的泵浦下,由Er3+掺杂微环产生的激光的中心波长为1531.27nm,激光线宽为0.05nm单模激光发射可归因于与模相关的损耗和增益竞争。此外,发射激光的线宽比CoS封装的半导体激光器产生的泵浦光的线宽窄两个数量级。

该工作探索了一种强大的混合铌酸锂微环激光源,该激光源在相干光通信和精密计量中具有潜在的应用,相关结果在线发表在OpticsLetters上。

1. (a)紧凑型混合铌酸锂微环激光器示意图,它由CoS封装的半导体激光器和高Q ErTFLN微环激光器组成。(b) 紧凑型混合铌酸锂微环激光器的俯视图。(c) CoS封装的半导体激光器和ErTFLN 微环之间界面的光学显微镜下特写照片。

2. (a) 976 nm波长下,微环的Q7.3×105(b) 1531 nm波长下,微环的Q1.85×105(c)半导体激光器中心波长附近的光谱。(d) Er3+掺杂的微环发射激光波长附近的光谱,发射激光为1531.27 nm单频激光,线宽为0.05 nm