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長(zhǎng)春光機(jī)所：個(gè)堿金屬原子傳感器專(zhuān)用VCSEL器件誕生

發(fā)布日期：2014-06-16 瀏覽次數(shù) ：4994

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原子光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使得原子光學(xué)儀器在諸多測(cè)量領(lǐng)域確立了測(cè)量手段的地位,如原子頻標(biāo)、原子磁強(qiáng)計(jì)和原子慣性系統(tǒng)。近年來(lái),研究人員將堿金屬原子特性與MEMS工藝結(jié)合起來(lái)發(fā)展了芯片級(jí)原子頻標(biāo)與原子磁強(qiáng)計(jì),將原子光學(xué)器件進(jìn)一步向低功耗和微型化的方向發(fā)展,從而大大擴(kuò)展了原子光學(xué)器件的應(yīng)用。

 近日，中科院長(zhǎng)春光機(jī)所在次研制出堿金屬原子光學(xué)傳感技術(shù)專(zhuān)用的795nm和894nm垂直腔面發(fā)射激光器。

 該器件采用完全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料生長(zhǎng)和芯片工藝研制而成，芯片體積僅為0.05立方毫米。器件高穩(wěn)定單模態(tài)激光輸出高于0.2毫瓦，工作電流低于1.5毫安，功耗低于3毫瓦，工作溫度超過(guò)100℃。

  據(jù)了解，目前，國(guó)外只有個(gè)別實(shí)驗(yàn)室和公司具有制作該類(lèi)原子光學(xué)傳感器專(zhuān)用VCSEL的能力。中科院長(zhǎng)春光機(jī)所大功率半導(dǎo)體激光組在十余年研究基礎(chǔ)上成功制備出性能符合要求的VCSEL器件，為原子傳感器的研制提供了必需的核心元器件并掌握了知識(shí)產(chǎn)權(quán)，目前正在與相關(guān)單位開(kāi)展合作研究，促進(jìn)芯片級(jí)原子傳感器的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

  基于原子光學(xué)技術(shù)的傳感需要一些特定的波長(zhǎng)，并且滿足窄線寬、低功耗、可直接調(diào)制、單模和穩(wěn)定偏振態(tài)的光源來(lái)激發(fā)堿金屬原子。傳統(tǒng)燈泵浦光源方案的傳感器存在的體積大、功耗高、穩(wěn)定性差等問(wèn)題，一直是困擾原子光學(xué)傳感器小型化的主要難題。垂直腔面發(fā)射激光器作為一種的半導(dǎo)體激光器，具有窄線寬、低功耗、高調(diào)制頻率、小體積和容易集成等特征，使得原子光學(xué)器件的微型化和低功耗應(yīng)用成為可能。

        這些產(chǎn)品將應(yīng)用于航天、國(guó)防以及民用領(lǐng)域，可作為核心光源用于芯片級(jí)原子鐘、原子磁力計(jì)、原子陀螺儀等堿金屬原子傳感器。