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硅基外腔窄线宽激光器

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-10-17 11:07:55

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”北京创业投资专业科技服务团| Joy.ai | 2022-11-04 09:33:45
本项目开发了一种基于硅基集成外腔的超窄线宽激光器,线宽<5KHz ,边模拟制比>58dB。同时,该技术具备波长可调谐功能,可以大大简化水听器阵列和光纤传感系统的结构。该技术的核心是基于硅基集成的高Q微腔芯片,通过优化超低损硅基波导制备工艺与创新外腔结构设计,将传统的激光器输出光波的线宽压窄了100至1000倍,其最优线宽可达到 1KHz以下,从而大大将提升光子系统的各项性能。另外,窄线宽激光器的输出波长可定制,其覆盖范围从400nm到2um, 从而扩展了此类激光器的应用范围。
氮化硅外腔的优势:基于氮化硅波导的超低损波导,及其构成的高Q微腔,①波导损耗低:~0.1 dB/cm (相对 SOI 波导损耗低一个数量级)可以保证窄线宽波导损耗低: 0.1 dB/cm (相对 SOI 波导损耗低 个数量级)可以保证窄线宽②体积小:组成微腔直径250um, 相对于PLC,同等面积缩小两个量级 (低成本)③电可调谐: 易扩展多功能④可覆盖波长范围宽, 工作波长:400-4000nm。

ElectroniCast发布的全球光纤传感器市场预测(2016-2026年)报告称:2016年全球光纤传感器(包括点分式和分布式)消费值达到33.8亿美元,而2026年这一数值将达到59.8亿美元。目前国内市场就有几十亿人民币。

光纤传感在军用领域同样存在巨大需求,可用于水声探潜、光纤测导、周界防卫、航天器智能蒙皮等多方面应用。

小尺寸、高可靠、低成本的窄线宽激光器是大部分光线传感器的最核心器件,市场需求广泛。

技术负责人:陈明华,清华大学电子系长聘教授,2009-2010年为麻省理工学院电子学研究所(RLE @MIT)访问教授。主要研究方向是微波光子学、光通信与光网络及其关键集成光电子器件技术,承担和参加了多项国家自然基金重点与重大项目973项目高技术863等科研项目,曾获获国家科技进步奖二等奖1项,部级科技进步奖5项。 产业化负责人: 王晖, 清华大学电子系本科(91级)、硕士毕业,长期从事光电子器件行业市场与管理工作,先后在昂纳信息技术有限公司北京分公司、德国比科特(BKtel)通讯有限公司,美国Multiplex Inc. 工作。 德国比科特通讯有限公司、美国Multiplex Inc工作。 封装工艺负责人: 薛挺,天津大学博士/博士后,集成光电子学理论知识雄厚 有成功建设完成有源 无源光器件生产线的丰富经验 曾在美 识雄厚,有成功建设完成有源、无源光器件生产线的丰富经验。曾在美国JDSU、NeoPhotonics,北京世维通等公司长期从事研发、封装工艺开发等工作。

窄线宽激光器产品在光纤水听器、光纤传感、激光雷达、气体传感﹑石油探测、原子钟和科学设备等多方面具有广阔市场。本项目第一款产品14-pin蝶形封装的外腔半导体窄线宽激光器,主要关注于光纤传感市场。据ElectroniCast发布的全球光纤传感器市场预测(2016-2026年)报告称:2016年全球光纤传感器消费值达到33.8亿美元,而2026年将达到59.8亿美元。目前仅国内市场就有几十亿人民币,窄线宽激光器产品在光纤传感领域有广阔的市场前景。同时,公司还发展了一种低成本的可调谐激光技术,希望在未来5G无线移动网络高速数据前传和回传光系统中应用,市场前景广阔。正在开发的新型窄线宽激光器可用于调频连续波((FMCW)雷达激光光源(新体制自动驾驶激光雷达),有望在无人驾驶这一广阔领域占有一席之地。

本项目希望在2021年融资约1500~2000万资金用于产品量产及团队建设,主要用于组建小规模产线,完善测试设备、生产及老化设备,对窄线宽产品进行可靠性验证,并重点开发可调谐激光器与FMCW光源产品。本项目也希望能够和具备良好有源、无源光电器件封装能力的厂商进行合作,加快产品开发进度或外包部分生产。同时希望和光纤传感领域、LiDAR 领域的系统、设备厂商开展应用合作,为其定制开发低成本、高可靠性、小体积的窄线宽激光器产品或其它硅基光电芯片,实现共赢。