芯片上完全集成的超连续谱源对于实现便携式和机械稳定的医学成像设备、化学传感以及光检测和测距等应用至关重要。然而，当前超连续谱生成方案的低效率阻碍了芯片上的完全集成。

据《激光制造网》了解，近日，一组来自荷兰特温特大学的研究人员在《高级光子学研究》刊物上发表论文称，“a breakthrough in ultraefficient on-chip supercontinuum generation（超高效芯片上超连续谱生成的突破）”。

图为论文作者。Superlight Photonics创始人Haider Zia和首席执行官Jaap Beernink。

通常，激光器发出的光是相干的——它们发出的波在频率和波形上是相同的。相干光可以以非常低的噪声将窄光束发送至极远的距离。但这也意味着这种激光器通常只发射单一波长。这限制了它们的应用。相比之下，超连续光谱激光器能够产生连续的光谱，因此可以呈现白色。

它们用于3D成像设备。然而，事实证明，为了产生如此宽的颜色带宽，超连续光谱激光器具有高峰值功耗（脉冲能量），而且非常巨大，必须在实验室中稳定。这使它们变得昂贵，且没有用武之地。

对此，特温特研究人员设法显著减少了所需的脉冲能量。为此，该团队使用了所谓的符号交替色散波导。波导被设计成通过交替加宽和变窄光束来控制光的色散。

荷兰特温特大学的研究团队提出了一种方案，其中集成超连续谱生成的输入能量需求大幅降低了几个数量级，带宽生成的数量级为500–1000nm。通过在CMOS兼容的氮化硅波导中的符号交替色散，效率提高了2800倍。

“研究表明，在高光谱功率（例如：1/e level）下产生大带宽超连续谱所需的脉冲能量从纳米焦耳降低到6皮焦耳。脉冲能量的降低使芯片集成激光源（如异质锁模或混合集成二极管激光器）可以用作泵浦源，从而实现完全集成的芯片上高带宽超连续谱源。”

论文第一作者Haider Zia评论道：“与传统方法相比，使用这种方法，我们可以将所需的脉冲能量减少大约1000倍。”。

该团队发表在《高级光子学研究》的论文中称，这代表着“集成光子学领域的一个重大进步，我们的方法为在芯片上产生超连续谱光提供了一种更有效的方案，在便携式医疗成像设备、化学传感和激光雷达方面具有许多潜在的应用。”