首块激光器和光栅集成的硅芯片问世 2011-08-21
本报讯（记者刘霞）据美国物理学家组织网8月10日（北京工夫）报道，新加坡数据存储研究所的魏永强（音译）和同事首次构建出一种由一个激光器和一个光栅集成的新型硅芯片，其中的光栅能让光变得更强并确保激光器输出1500纳米左右波长的光，而通讯装备标准的操作波长正是1500纳米。
光纤在传输数据时需要让不同波长的激光束同时通过，但这些不同波长的光波轻易相互串扰，因此需要对激光器进行精确谐调，让其发出特定波长的光以避免这种串扰。运用光栅可以解决这个问题。
科学家们之前运用传统方法试图将一个激光器和一个光栅集成于一块硅芯片中，但都没有获得成功。激光器一般由几层半导体薄层构成，而光栅则由硅蚀刻而成，所有的材料都必须精确地对齐。传统的方法是，将激光器和光栅种植于一块独立的半导体芯片上，整个过程大约需要50多步，而且要求硅晶表面的粗糙度特别低，小于0.3纳米。
在新硅芯片中，激光器置于一面镜子和一个弯曲的光栅之间。光栅就像一块具有选择能力的镜子，仅仅将某一特定波长的光反射回激光器中，这样就制造出了一个光共振腔，使激光活动只针对特定波长，因此提供了通讯领域要求的精确性。
魏永强对这款新芯片进行测试后发现，其性能优异，发出光的功率为2.3毫瓦，而且只发出特定波长的光。
魏永强表示：“从实际应用角度来考虑，我们需要将多光源激光器集成在一块芯片上，因此将多个激光器和光栅整合在一块硅芯片上将是我们下一步面临的挑战。我们计划通过利用能处理更广谱波长的同样的光栅结构来按比例扩展最新的单波长激光器。新装备标志着我们很快就能对集成在单硅芯片上的通讯装备进行商业化消费。”
总编辑圈点
硅又便宜又多，作为芯片集成激光光源后，还能使其发出对通信特别有用处的波长，这是人们想方设法地想把它和激光器“捏”在一起的原因。但郁闷的是，硅材料的高光损会降低激光光源的输出和性能，再加上工艺的复杂性，都曾制约硅成为这一理想平台。幸而，今终有研究人员们得到了一块可操作的、对光栅光源都增益的集成硅芯片。尽管关键技术仍处于实验阶段，但却可长舒一口气，大踏步地连续人类对通信永不封顶的追求——尽可能的大容量、小衰减、低成本。
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