集成光子新里程碑：大功率可调谐激光器

当今世界，各种系统的尺寸不断缩小，在高速数据中心和利用紧凑型卫星进行太空探索等应用中，集成的组件也越来越小。然而，在集成光子学进步的推动下，这种小型化和高密度集成的趋势，大大削弱了这些系统产生高信号功率的能力。

传统上，大功率输出与光纤和固态平台等大型系统有关，因为这些系统的物理尺寸大，可以存储更多能量。相比之下，微米级到毫米级系统（包括基于集成光子学的系统）的光能量存储能力，远远低于较大的台式系统。因此，它们的发电能力仍然受到限制。

集成式大模面积放大器可将可调种子源放大到几瓦级别。在这种情况下，种子光源和泵与放大器完全集成在一个硅光子平台上。该设备部署在太阳系内外一颗行星的轨道卫星上，产生约1.9μm的高功率光，用于绘制该行星大气层的化学组成图。插图显示了放大器中的一个大模式区域，该区域的模式为10μm²，可从基于硅光子学的LMA放大器中提取大量能量

硅光子学产生高功率信号的必要性
为了大规模部署高功能、可量产的硅光子系统并取代笨重的台式系统，基于硅光子技术的激光器和放大器，必须能够产生与台式系统相当的高功率信号。

最近，由Neetesh Singh博士和Franz Kärtner教授领导的德国研究人员展示了一种输出功率接近2瓦特的超高功率可调谐激光器，这要归功于最近构想的硅光子大模区（LMA）集成波导放大器。研究人员预计，这种设备将对光子学领域产生颠覆性影响，并有可能在各个领域大规模应用集成光子学设备。

一个潜在的应用可能是，将这种在长波长窗口工作的大功率可调谐激光器部署在小型卫星上，（利用激光雷达等技术）探测和绘制外太空生命所必需的分子，例如二氧化碳、水和氨。与传统光纤或固态系统相比，基于LMA硅光子技术的高功率可调谐激光器，将使系统的尺寸、重量和成本减少几个数量级，从而能够执行多种具有成本效益的太空任务，并大大增强以前不可能实现的功能。