硅布里渊激光器由限制光波和声波的纳米级硅结构组成。图片来源：耶鲁大学。

使用声波放大光的激光器能够用于制造硅激光器，该激光器能够在为光子集成电路供电时克服与硅的间接带隙有关的障碍。该激光器是由美国耶鲁大学的一个研究小组设计完成的，这种激光器在赛道形状的器件内进行光放大。悬浮硅波导结构能够激发布里渊散射的非线性效应以实现光放大。

为了放大声波，研究人员采用了一种特殊的激光器结构使其能够进入动态范围，在该范围内通过光学自激振荡使得声子的线宽变窄。研究团队领导人、耶鲁大学副教授Peter Rakich表示：“这种结构本质上是一种纳米级波导，它被用来严格限制光波和声波，并使得它们之间的相互作用最大化。”

波导沿着两个不同的光通道传播。研究人员Eric Kittlaus表示：“这使得我们能够以一种非常强大和灵活的激光设计方式来实现光声耦合。如果没有这种结构，利用声音放大光是不可能的。”为了创造一种使用光波和声波组合的激光器来放大芯片上的光线，研究人员必须设计和制造一种光放大率超过损耗的设备。

研究人员Nils Otterstrom表示：“我们观察到的是，虽然该系统是一种光学激光器，但它也会产生非常连贯的超音速波。”该研究的结果能够提供一个开发基于硅的光电子电路和器件的平台，能够用于振荡器以及编码和解码等应用。

美国北亚利桑那大学助理教授、前研究小组成员Ryan Behunin表示：“我们能够使用硅片完成多种激光器的设计，每种设计都具有独特的激光动力学和潜在的应用。这些新功能极大地扩展了我们操纵硅光子电路中的光的能力。”

该研究发表于《科学》（doi：10.1126 / science.aar6113）。

来源： https://www.photonics.com/a63530/Photonic-Phononic_Waveguides_Used_to_Create

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