近年来，人们越来越关注有源纳米线与用于芯片上光源的芯片上平面波导的集成。为了实现这一目标，我国的科学家通过将独立的CdS纳米线集成到氮化硅（SiN）光子芯片上，展示了一种高度紧凑的片上单模硫化镉（CdS）纳米线激光器，芯片上集成方案将为纳米线光子器件和芯片上光源提供新的机会。
在过去的十年中，片上纳米光子技术越来越受到人们的关注，以实现具有更快的操作，更宽的带宽，更低的功耗和更高的紧凑度的集成光子电路。尽管已经使用互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容技术成功制造了许多片上纳米光子器件和电路，但是片上光源仍然具有挑战性。另一方面，自底向上生长的半导体纳米线长期以来一直用于纳米级波导激光器。近年来，人们越来越关注有源纳米线与用于芯片上光源的芯片上平面波导的集成。但是，由于制造工艺存在很大差异，
在《光科学与应用》上发表的一篇新论文中，来自中国浙江大学光学科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室的科学家展示了一种具有高耦合效率的片上单模CdS纳米线激光器。模式选择是使用Mach-Zehnder干涉仪（MZI）结构实现的。当抽气强度超过4.9 kW / cm 2的激射阈值时，在0.1nm的线宽和20（13dB）的侧模抑制比下实现了大约518.9nm的片上单模激光。纳米线激光器的输出通过e逝耦合被高效地传输到片上SiN波导（高达58％），并且通过预先设计，两个输出端口之间的定向耦合比可以从90％变为10％。 SiN波导的耦合长度。得益于可用纳米线材料的多样性和带隙工程的高度灵活性，此处演示的片上集成方案可以轻松扩展，以实现从紫外到近红外范围的片上纳米激光，这可能会为半导体纳米线和片上光子器件。
这些科学家总结了激光器的制造和工作原理：“我们在光学显微镜下进行显微操作，将CdS纳米线集成到SiN芯片上，形成具有出色重现性的混合MZI结构。通过使用MZI进行模式选择，我们可以操作我们还可以通过使用不同的波导弯头耦合长度来改变激光MZI的两个端口之间的输出比率。”
研究人员解释，混合MZI结构的整体尺寸保持在100μm以下。在SiN波导的两端设计了光纤到芯片的光栅耦合器，该耦合器将来自芯片上SiN波导的激光信号耦合到用于光学的标准光纤中表征。通过比较纳米线末端和光栅区域的激光输出强度，我们估计进入SiN波导的功率百分比约为58％，比芯片集成纳米线激光器先前的结果高得多，并且可以通过以下方法进一步改善他们优化了纳米线与SiN 波导之间的耦合效率。得益于可用纳米线材料的多样性和带隙工程的高度灵活性，此处演示的片上集成方案可以轻松扩展，以实现从紫外到近红外范围的片上纳米激光，以及片上因此，单模纳米线激光器可能为开发具有更高稳定性和紧凑性的片上物理和生化光学传感器提供机会。
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