共振腔光孤子激光器问世朝全光通信又进一步

2008-06-04 17:43

　　一个可以用光脉冲来控制开和关的连续波或脉冲激光器将在未来的光子系统中扮演重要角色

　　为了能够利用光来储存、操作和传输数据，欧洲的科研人员日前研发了一种可以用光脉冲来开关的新型连续波激光器——共振腔光孤子激光器。这款连续波激光器被认为是欧盟共振腔光孤子(FUNFACS)基础理论和应用研究计划里关键性成果之一，科研人员希望在9月底项目结束时能研发出一种脉冲式共振腔光孤子激光器。

　　FUNFACS项目负责人Robert Kuszelewic表示：“我们取得的重要成绩是我们的激光器是全光的，信息可以在你所需要的任何地方和任何时候写进去，并且还可以被擦掉。这使我们有可能以光比特（optical bits）的形式录制和擦掉信息。这些特性对实现未来全光交换和路由至关重要。”

　　这款激光器产生的共振腔光孤子，被定义成局域波包（waves packets），借助非线性原理来克服衍射影响。一个最主要的特性是它们是自局域的，就是说他们可以在泵浦区的任何地方产生或存在。它们可以在一个激光器的活性介质中，通过往共振腔上照射光来生成，并且可以用同一过程来重新设定。这些空腔孤子是双稳态的，就是说它们可以在同等条件下存在或不存在。

　　实际上，这种激光器设计的关键是宽大的共振腔，这样孤子才能形成。这种半导体共振腔只有几微米厚，但是，它在横向尺寸比在纵向尺寸要大几百倍。

　　“具有一个大的展弦比（高宽比）的系统易于放大空间和时间的不稳定性，而不是阻止它们。这就意味着系统从一个均相的反应中逸出，朝着一个结构化的反应发展，这对系统来说更稳定。”Kuszelewicz 解释说，“这些局域性的结构叫做共振腔光孤子，用一种外部的脉冲可以让它被写、擦掉和操纵。”

　　在这种设置中，AlGaAs半导体激光系统包含一个共振腔，共振腔被泵浦（激发）来产生增益。在这个系统中还放置一个可饱和的吸收器，这样就在增益和吸收介质之间形成泵浦竞争。“当吸收器不饱和时，激光发射就被阻止了。Kuszelewicz.解释说，“当吸收器饱和时，损耗完全消失，这个系统就发射出波长小于 1 um 的光。在相同外部条件下，这些情形共同存在，并且可以从一个外部激光器发射脉冲使它从一种状态转换到另一状态。”

　　根据Kuszelewicz的说法，在共振腔孤子激光器商业应用之前，还要做很多工作要做。“我们有可能在10年后看到共振腔孤子用于各种装置中，与此同时，我相信在接下来几年内我们可以看到令人信服的演示器。”(编译：于占涛饶初红)