中国科学院 a .激发下混合MZI结构的光学图像
b .片上纳米线激光器的示意性配置
硫化镉纳米线被用作增益材料，并瞬间耦合到？-两侧的SiN波导，形成混合MZI结构
在耦合区域，SiN波导弯曲是预先设计的，以确保高耦合效率和出色的再现性
光纤到芯片光栅耦合器设计在SiN波导的两端，它将芯片上SiN波导的激光信号耦合到标准光纤中，用于光学表征
在高于阈值的不同泵浦强度下获得的激射光谱
主要的激光峰值集中在大约518的波长
9纳米，线宽约为0
1 nm
边模抑制比随着泵浦强度的增加而增加，并且实现了大约20倍(13 dB)的最大值
d、光学显微镜下测量装置的光学图像
测量设置使用输出光纤，通过光纤到芯片的光栅耦合器从芯片中收集信号
信用:清扬宝、、徐培珍、、、、、童立民 近年来，用于片上光源的有源纳米线与片上平面波导的集成越来越受到关注
为了实现这一目标，中国科学家通过将独立的硫化镉纳米线集成到氮化硅光子芯片上，展示了一种高度紧凑的片上单模硫化镉纳米线激光器
片上集成方案将为纳米线光子器件和片上光源提供新的机遇
在过去的十年中，片上纳米光子学因其具有更快的工作速度、更宽的带宽、更低的功耗和更高的紧凑性而受到越来越多的关注
虽然已经使用互补金属氧化物半导体兼容技术成功制造了许多片上纳米光器件和电路，但是片上光源仍然具有挑战性
另一方面，自下而上生长的半导体纳米线长期以来一直用于纳米级波导激光器
近年来，用于片上光源的有源纳米线与片上平面波导的集成越来越受到关注
然而，由于独立纳米线和片上平面波导之间在制造技术、折射率和几何兼容性方面的巨大差异，包括相对低的耦合效率、无效模式选择和低再现性在内的各种问题仍有待解决
浙江大学光学科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室的科学家在《光科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中展示了一种具有高耦合效率的片上单模CdS纳米线激光器
模式选择使用马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构来实现
当泵浦强度超过激射阈值4时
9千瓦/平方厘米，片上单模激光约为518
9纳米，线宽为0
1纳米，边模抑制比20 (13分贝)
纳米线激光器的输出通过倏逝耦合以高效率(高达58%)被引导到片上SiN波导中，并且通过预先指定SiN波导的耦合长度，两个输出端口之间的方向耦合比可以从90%变化到10%
得益于可用纳米线材料的巨大多样性和带隙工程的高度灵活性，这里展示的片上集成方案可以容易地扩展到实现从紫外到近红外范围的片上纳米激光器，这可能为半导体纳米线和片上光子器件提供新的机会
这些科学家总结了激光器的制造和工作原理:“我们使用光学显微镜下的显微操作，将硫化镉纳米线集成到氮化硅芯片上，形成具有出色再现性的混合MZI结构
通过使用MZI进行模式选择，我们以单一模式操作激光器
我们还可以通过使用波导弯曲的不同耦合长度来改变激射MZI的两个端口之间的输出比
" “混合MZI结构的整体规模保持在100微米以下
光纤到芯片光栅耦合器设计在SiN波导的两端，它将芯片上SiN波导的激光信号耦合到标准光纤中，用于光学表征
" “通过比较纳米线末端和光栅区域的激光输出强度，我们估计导入SiN波导的部分功率约为58%，远高于以前在芯片集成纳米线激光器中获得的结果，并且可以通过优化纳米线和SiN波导之间的耦合效率来进一步提高，”他们补充道
“得益于可用纳米线材料的巨大多样性和带隙工程的高度灵活性，这里展示的片上集成方案可以很容易地扩展到实现从紫外到近红外范围的片上纳米激光器，因此片上单模纳米线激光器可以提供开发具有更高稳定性和紧凑性的片上物理和生化光学传感器的机会，”科学家预测
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