耶鲁大学的一组研究人员开发出了首个芯片级掺钛蓝宝石激光器，他们的这项创新可能会为原子钟、量子计算和光谱传感器等领域带来新应用。这项工作由耶鲁大学电气工程、应用物理和物理学教授Hong Tang领导。这项研究结果已发表在最近的《Nature Photonics》杂志上。

80年代掺钛蓝宝石激光器问世时，是激光器领域的重大进步。其成功的关键是用作增益介质的材料——即放大激光能量的材料。掺杂钛离子的蓝宝石被证明特别强大，能提供比传统半导体激光器更宽的激光发射带宽。这项创新导致了物理学、生物学和化学领域的基础性发现和无数应用。

台式掺钛蓝宝石激光器是许多学术和工业实验室的必备品。然而，这种激光器的大带宽是以相对较高的阈值或它所需的功率量为代价的。因此，这些激光器价格昂贵且占用大量空间，这在很大程度上限制了它们在实验室研究中的使用。如果不克服这个限制，掺钛蓝宝石激光器将仍然仅限于小众客户。

将掺钛蓝宝石激光器的性能与芯片的小尺寸优势相结合，可以推动其在受功率消耗或空间限制领域的应用，例如原子钟、便携式传感器、可见光通信设备，甚至量子计算芯片。

为此，Tang实验室展示了世界首个集成了芯片级光子电路的掺钛蓝宝石激光器，它提供了迄今为止在芯片上看到的最宽增益光谱，这一技术进步为众多新应用铺平了道路。

他们取得成功的关键在于激光的低阈值。传统掺钛蓝宝石激光器的阈值超过100毫瓦，而Tang实验室的系统阈值约为6.5毫瓦。通过进一步调整优化，他们相信可以将其进一步降低至1毫瓦。他们开发的系统还兼容氮化镓光电子器件家族，氮化镓光电子器件广泛应用在蓝色led和激光器中。（编译:Qtech）