中红外激光芯片驱动的亮孤子研究

编辑推荐：来自国际团队的研究人员针对中红外波段（3–12 μm）短脉冲光源体积大、效率低的难题，开发了一种基于半导体激光芯片的DC驱动亮孤子发生器。该器件在8.3 μm中心波长处产生1 ps孤子，GHz重复频率，无需主动稳定即可持续运行，为非线性集成光子学在中红外领域的应用提供了新范式。

　　科学家们突破性地实现了中红外波段的紧凑型亮孤子发射！传统的中红外超快脉冲系统（如基于近红外下转换的装置）往往笨重且低效，而这项研究利用半导体激光芯片，仅需直流驱动即可在8.3 μm波长处产生1皮秒（ps）的亮孤子，重复频率达吉赫兹（GHz）量级。其机制借鉴了被动非线性克尔谐振腔（Kerr resonator）的原理，但通过主动激光谐振腔中的快速双稳态实现，完全跳过了传统锁模技术对可饱和吸收体（saturable absorber）或增益调制的依赖。该芯片集成了驱动激光器、有源环形谐振腔（active ring resonator）、耦合器和泵浦滤波器，可“即插即用”地稳定输出孤子，且无需复杂调控即可连续工作数小时。这项成果不仅统一了主动与被动微腔光频梳（microresonator frequency comb）的物理机制，更为中红外非线性集成光子学（nonlinear integrated photonics）的工业化铺平了道路——现有激光代工厂的标准工艺即可量产此类器件。