【资讯】时空波包激光阵列，芯片-不散之光

利用光的完整维度，将空间与时间自由度耦合起来，为设计具有多种功能的光场，提供了强大手段。这类时空结构光场：从局域波包到时空涡旋，有望变革超快科学、激光加工、成像和光通信。然而，迄今为止，这些实现仍取决于复杂的自由空间配置，需要光栅和空间光调制器等庞大元器件，并置于傅里叶共轭面。

近日，南加州大学Demetrios N. Christodoulides, Mercedeh Khajavikhan团队联合中佛罗里达大学Ayman F. Abouraddy等在Nature Photonics上发文，提出了一种芯片级平台，可直接从激光阵列产生时空波包，从而整合了结构光物理与集成光子学。

实验采用具有双端结构的分布反馈激光器，产生具有稳定相位对比的相互相干子光束。这种多功能架构，精确控制空间-光谱关联，从而合成宽度和传播长度可扩展的非相干或相干时空波包。通过将场结构化与激光发射统一在单个器件。

这种方法，为实现片上光束整形、合成和时空调控的集成光源开辟了道路，对显微成像、层析成像、通信和超快光学技术具有深远影响。

图1：利用分布反馈DFB激光器阵列，在片上产生非相干时空波包。

图2：分布反馈DFB激光器阵列的设计与表征。

图3：不同光谱倾斜角下，分布反馈DFB阵列所产生的时空光束传播。

图4：所生成时空光束的时空结构、相位控制与自愈合。

实验材料为InGaAsP/InP体系：16个InGaAsP量子阱，有效增益厚度500 nm，InP衬底/覆盖；深脊波导截面1.8×0.7 μm²，一阶DFB光栅周期244 nm，中心相移调谐波长。双端放大器段宽1.8 μm，一端延长约232 nm补偿π相位。制备用MOCVD、HSQ电子束光刻、H?:CH?:Ar反应离子刻蚀和光刻辅助解理。

参考文献： 中国光学期刊网

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