声子激光器表面波技术，支撑着广泛领域的应用

声表面波Surface acoustic waves (SAWs)技术支撑着广泛领域的应用，包括射频滤波器、化学与生物传感器、声光器件、芯片实验室系统中的微流控声学操控以及量子声子学等。尽管目前存在多种声表面波的生成方法，但每种方法均存在固有局限，制约了器件性能、高频工作能力以及在尺寸、重量与功耗受限系统中的应用。

近日，桑迪亚国家实验室Alexander Wendt，Matt Eichenfield等在Nature上发文，提出了一种全固态、单片集成的声表面波声子激光器，该器件由铌酸锂声表面波谐振器与内置直流电注入宽带半导体增益介质构成，器件面积小于0.15 mm²。

在36 V阈值偏压以下时，该器件表现为谐振放大器；超过阈值偏压后，器件呈现自维持相干振荡、线宽窄化与高输出功率特性。在1 GHz频率下，该器件可产生高达-6.1 dBm的连续片上声输出功率，分辨率极限线宽小于低于77 Hz，在1 kHz频偏处的载波相位噪声为-57 dBc/Hz。

图1 声表面波Surface acoustic waves (SAWs)-光致发光Photoluminescence，PL

图2 无源谐振器和谐振放大器特性。

图3 声子激光特性表征。

图4 面向近期near-term应用和高频生成的改进架构。

通过详细建模，还提出了器件性能的优化路径，包括在10 GHz频率下，实现了毫赫兹级线宽、高功率效率，以及小于550 μm²的器件面积。该项成果，有助于研发片上超高频声表面波源，以及无需外接射频源的微型化声表面波系统。

参考文献： 中国光学期刊网

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