哈佛科學家研發微型環形雷射 通訊醫療領域潛力無限

哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院(SEAS)與維也納工業大學(TU Wien)的跨國研究團隊，近日成功開發出革命性的半導體環形雷射技術。這項突破性設計不僅體積微小如晶片，更能實現寬頻且精準的波長調諧，有望改寫現有雷射技術的應用格局。

這項發表在《Optica》期刊的研究，由SEAS應用物理學教授Federico Capasso與TU Wien的Benedikt Schwarz教授共同主導。研究團隊特別選定中紅外線波長範圍進行初期驗證，因為這正是其基礎架構——量子級聯雷射器的典型發射波段。Capasso教授強調，這項技術平臺具有高度擴充套件性，未來可針對通訊傳輸、醫療檢測等商業需求調整發射波段。

這款環形雷射器的創新之處在於其獨特的多環串聯設計：數個尺寸各異的微型環形雷射器共用同一個波導，透過調整輸入電流即可實現波長的平滑切換。研究共同主持人Theodore Letsou解釋：「不同尺寸的環形結構能鎖定特定頻率，所有雷射光最終匯聚成單一光束，這種設計大幅擴充套件了半導體雷射的調諧範圍。」

相較現有技術，這項發明展現三大優勢：首先，完全捨棄機械可動部件，使製程更簡化且成本降低；其次，獨特的單向發射設計有效避免光學回授造成的穩定性問題；再者，微型化封裝使其在惡劣環境下仍能保持穩定運作。

現行可調式雷射技術各有侷限：分佈反饋式雷射(DFB)雖能產生精準光束，適用長距離光纖通訊，但調諧範圍狹窄；外腔式雷射(ECL)雖具寬頻優勢，卻因結構複雜導致頻率跳變，多用於管線洩漏檢測等氣體感測應用。這款環形雷射器有望整合雙方優點，成為新一代通用解決方案。

研究團隊已與哈佛技術發展辦公室及TU Wien專利管理部門合作進行智財佈局，未來將推動技術商業化。這項研究獲得美國國防部與國家科學基金會(ECCS-2221715)經費支援。