VR社区光子学在过去十年中取得了巨大的进步，现在已经达到了研究人员将大型激光系统小型化为集成半导体激光器的地步。现代房间大小激光器的一个挑战是这些设备无法快速调整和重新配置，这两者都对于 LiDAR 等重要用例至关重要。
为了解决这些悬而未决的问题，由美国罗切斯特大学领导的一组研究人员最近发表了一项研究，描述了一项“有可能重塑集成光子学格局”的创新。该团队声称，他们新开发的激光器实现了两个创新：它是第一个在可见波段具有快速可配置性的窄线宽激光器，以及第一个能够在电信波长内发射高相干光的多色集成 Pockels 激光器。这些功能使研究人员能够以创纪录的速度调整激光器的频率。
在这篇文章中，我们将讨论这项研究的工作原理之一 Pockels 效应，以及罗切斯特大学的研究人员如何利用它来构建集成激光器。
什么是 Pockels 效应？
Pockels 效应是一种电光效应，其中介质的折射率与外部施加的电场成比例地改变。这种效应会产生一种称为双折射的东西，即折射率与光的偏振和方向之间的关系，这与电场的强度成正比。Pockels 效应只发生在非中心对称材料中，其中最常见的是晶体材料，如铌酸锂。
Pockels 效应也称为线性电光效应，最常以 Pockels 电池的形式使用。这些电池是旋转激光偏振并由外部电场驱动的电光器件。
将台式激光器缩小到芯片上
本周，由罗切斯特大学领导的一个研究小组揭示了他们如何设计一种基于 Pockels 效应的新型集成激光器。新型激光器使用绝缘体上的铌酸锂（LNOI）波导元件形成外腔，然后与激光器的增益部分耦合。
激光器将此部分用作由电信号驱动的相移，以利用 Pockels 效应。通过这种方式，改变激光腔的有效光程长度，在设备上实现频率调制和频率调整。此过程不会引入任何损耗，这是快速频率调谐的重要功能。
所得激光器被证明能够以 2 eahertz/s 的速度实现高频调制，并以 50 MHz 的速率实现快速频率切换。
该激光原型提供了快速频率啁啾，通过记录短脉冲发射和反射光返回之间的时间来确定距离。此功能与 LiDAR 传感器系统尤其相关。片上激光器还展示了克服传统集成激光器光谱带宽限制的能力。此外，激光器在窄波长内工作，并提供快速的可重构性，这是在原子物理学中操纵和探测离子和原子的有用特性。
根据研究小组的说法，新型激光器对于需要快速精确频率控制的应用非常重要。通过使以前较大的技术小型化，研究人员预见了 LiDAR、遥感、微波光子学和 AR / VR 等用例的好处。
