自 20 世纪 60 年代以来，激光给世界带来了革命性的变化，如今已成为现代应用中不可或缺的工具，从尖端外科手术和精密制造到光纤数据传输，无不如此。但是，随着激光应用需求的增长，挑战也随之而来。例如，光纤激光器的市场正在不断扩大，目前主要用于工业切割、焊接和打标应用。

光纤激光器使用掺杂稀土元素（铒、镱、钕等）的光纤作为光学增益介质。光纤激光器能发出高质量的光束，输出功率高，效率高，维护成本低，经久耐用，而且体积通常比气体激光器小。光纤激光器还是低相位噪声的 "黄金标准"，这意味着它们的光束可以长期保持稳定。

尽管如此，人们对芯片级光纤激光器微型化的需求仍在不断增长。基于铒的光纤激光器尤其令人感兴趣，因为它们符合保持激光器高相干性和稳定性的所有要求。但是，如何在小尺度上保持光纤激光器的性能，一直是微型化光纤激光器面临的挑战。

现在，EPFL 的 Yang Liu 博士和 Tobias Kippenberg 教授领导的科学家团队制造出了首台芯片集成的掺铒波导激光器，其性能接近光纤激光器，同时兼具宽波长可调谐性和芯片级光子集成的实用性。这项研究发表在《Nature Photonics》上。

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基于氮化硅光子集成芯片的全封装混合集成铒激光器的图片，可提供光纤激光器相干性和以前无法实现的频率可调谐性。资料来源：Andrea Bancora 和 Yang Liu（EPFL）。

制造芯片级激光器

研究人员采用最先进的制造工艺开发出了芯片级铒激光器。他们首先在超低损耗氮化硅光子集成芯片的基础上构建了一个一米长的片上光腔（一组提供光反馈的反射镜）。

Yang Liu 博士说：“尽管芯片尺寸小巧，但我们仍能将激光腔设计成一米长，这要归功于这些微孔谐振器的集成，它们能有效延长光路，而不会在物理上扩大器件。”