自注入锁定片上激光器的线宽变窄

基于量子阱 (QW) 和量子点 (QD) 半导体材料的片上激光二极管因其优异的特性(包括高功率效率、高温工作和小外形尺寸)已成为多种应用的主要候选者。尽管量子阱已广泛应用于商业产品中，但量子点因其独特的零维态密度和类原子简并性而成为一种有吸引力的替代品。III-V激光器与SiN微谐振器的异质集成，在自注入锁定的辅助下，不仅提供了紧凑性和大批量生产的固有优势，而且还增强了稳定性。与原生平台上生长的 III-V 激光器相比，该技术能够实现线宽缩小方面的卓越性能。

一项新研究发表在《光科学与应用》上对复合腔激光器活性介质的设计进行了参数研究。该研究团队由沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学 (KAUST) 集成光子学实验室的 Yating Wan 教授、阿尔伯克基桑迪亚国家实验室的 Weng W. Chow 博士、来自沙特阿拉伯的 Frédéric Grillot 教授领导。 LTCI、巴黎电信、法国巴黎综合理工学院和加州大学圣塔芭芭拉分校的 John Bowers 教授重点研究了载流子量子限制对锁定复合腔器件动态和光谱特性的影响。具体来说，他们研究了将 III-V QW 或 QD 分布式反馈 (DFB) 激光器与 SiN 微环谐振器集成可实现的发射光谱细化或线宽缩小。“当正确调整并锁定到一种或多种微环的回音壁模式时，瑞利反向散射形式的光学反馈可以使激光二极管的激光线宽大幅减小到赫兹级。” 本研究论文的第一作者 Emad Alkhazraji 对此进行了解释。

通过遗传算法对 QW 和 QD 器件进行多目标设计操作优化分析，得出参数研究的结论。然后采用多决策算法来确定每个优化变量的最佳设计操作点。万雅婷教授总结道：“这些发现为更全面的参数研究提供了指导，可以为工程设计提供及时的结果。”