【半导体资讯】国际研究团队开发出适用于无缝硅集成的电泵浦连续波半导体激光器
一个由利希研究中心（FZJ）、斯图加特大学和莱布尼茨高性能微电子研究所（IHP）的科学家与CEA-Leti共同组成的国际研究团队，开发出了一种适用于无缝硅集成的电泵浦连续波半导体激光器。这项技术突破标志着首个直接在硅晶片上生长的同类激光器，为片上集成光子学领域的发展开辟了新的可能性。
一、创新点与技术特点
该激光器完全由元素周期表第四族——“硅族”的元素组成，包括硅（Si）、锗（Ge）和锡（Sn）。研究人员表示，该设备由堆叠的超薄锗锡层和硅锗锡层制成，这种结构为片上集成光子学提供了全新的解决方案。
这项技术解决了仅使用IV族半导体的高效电泵浦光源的缺乏问题。传统上，硅芯片上的光学活性元件的单片集成是用III-V族材料完成的，这些材料很难与硅集成，而且成本高昂。
在光泵浦激光器中，需要外部光源来产生激光，而电泵浦激光器在电流通过二极管时产生光。电泵浦激光器通常更节能，因为它们直接将电能转化为激光。
二、兼容性与集成优势
研究人员开发的激光器与传统的CMOS芯片制造技术兼容，因此适合无缝集成到现有的硅制造工艺中。研究人员表示，它可以被视为硅光子学工具箱中“最后一块缺失的碎片”。
三、性能表现
与之前依赖高能光泵浦的锗锡激光器不同，这种新型激光器在2V电压下仅需5mA的低电流注入即可运行，与发光二极管的能耗相当。凭借其先进的多量子阱结构和环形几何形状，该激光器可最大限度地降低功耗和发热量，可在高达90K或-183.15°C的温度下稳定运行。
该激光器是在标准硅晶片上生长的，代表了第一个真正“可用”的IV族激光器，尽管需要进一步优化以进一步降低激光阈值并实现室温运行。然而，早期光泵浦锗锡激光器的成功（仅用了几年时间就从低温运行发展到室温运行）表明了一条清晰的前进道路。
这项突破性进展不仅为硅基光子学领域的发展注入了新的活力，也为未来高性能、低功耗的光电子器件的研发提供了有力的支持。随着技术的不断进步和优化，我们有理由相信，这种新型的电泵浦第四族激光器将在光通信、光传感以及光计算等领域发挥重要作用，推动相关产业的快速发展。
-
多基准轴透射式离轴光学系统高精度定心装调方法
星载光谱仪可获取空间连续分布的光谱数据，是陆地植被监测、海洋环境探测等领域的核心载荷。为校正分光系统引入的畸变，星载光谱仪成像透镜多采用离轴透射式设计，由此形成的多光轴结构存在大倾角、大偏心特征，超出了传统同轴系统定心装调方法的适用范围。本文提出一种多基准轴定心装调方法（Multi-referenceAxisAlignment,MAA），通过镜筒结构一体化加工预置各光轴的偏心与倾斜参数，结合光学平板实现基准轴的高精度引出，将复杂多光轴系统的装调拆解为多个单光轴子系统的独立装调，突破了传统定心仪的测量范围限制。针对某星载光谱仪3光轴离轴透射系统开展装调验证，实测结果表明，透镜最大偏心误差小于25.4μm，最大倾斜误差小于17.7″，系统实际畸变与理论值平均偏差小于0.32μm，全面满足设计指标要求。该方法为离轴折射类光学系统的高精度装调提供了可行的技术路径，拓展了透射式光学系统装调的适用边界。
2026-05-22
-
平凸透镜朝向对光束会聚效果及像差特性的影响分析
平凸透镜是各类光学系统中应用最为广泛的基础折射元件之一，属于典型的无限共轭透镜，核心光学功能分为两类：一是将点光源出射的发散光束准直为平行光束，二是将入射的准直平行光束会聚至单点。在激光光学、显微成像、光电检测等领域的光路设计与装调中，平凸透镜的安装朝向是直接影响系统性能的核心参数，其选择直接决定了像差水平与最终会聚效果。
2026-05-21
-
光机系统设计：镜头装配轴向预紧力计算（一）——通用设计原则与基础方法
本文基于光机系统设计领域的经典工程理论，系统阐述镜头装配中透镜面接触安装技术的核心原理，明确轴向预紧力在透镜固定、精度保持与环境适应性中的关键作用，详细介绍标称轴向预紧力的基础计算方法、参数定义与适用边界，同时解析轴向预载对透镜自动定心、抗径向偏心的力学效应，为光学镜头的装调设计提供标准化的工程参考。
2026-05-21
-
高精度轴对称非球面反射镜面形轮廓非接触式测量方法
非球面光学元件是高端光学系统的核心器件，其面形轮廓的高精度、可溯源测量是保障加工质量与系统性能的关键。本文针对轴对称非球面反射镜的测量需求，建立了通用化的非球面扫描轨迹数学模型，提出一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用运动与计量分离的框架结构，有效隔离运动误差对测量结果的影响；测头采用集成阵列式波片的四象限干涉测量系统，实现1nm级测量分辨率；通过扫描执行机构与多路激光干涉系统共基准设计，实现测量值可溯源至“米”定义。试验验证表明，该方法测量误差小于0.2μm，重复性精度达70nm，整体测量精度达到亚微米级，为非球面测量的量值统一与溯源提供了成熟的技术方案。
2026-05-21
-
麻省理工学院固态激光雷达硅光子芯片核心突破解读
麻省理工学院研究团队攻克了硅光子集成光学相控阵（OPA）固态激光雷达的长期核心瓶颈，通过创新的低串扰集成天线阵列设计，首次实现了宽视野扫描+低噪声高精度的无活动部件激光雷达芯片，为下一代紧凑、高耐用性固态激光雷达的落地奠定了技术基础。
2026-05-20
