量子陀螺是一種應(yīng)用前景廣闊的新型量子傳感器，能夠大幅度提高多種載體的導(dǎo)航精度。作為量子陀螺的理想光源，垂直腔面發(fā)射激光器（Vertical cavity surface emitting laser, VCSEL）具有體積極小、工作電流低、可非致冷工作、激光光斑與原子系統(tǒng)可直接耦合等優(yōu)勢。

　　中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所大功率半導(dǎo)體激光器研究團隊近年來一直深耕量子傳感專用VCSEL芯片研發(fā)，于2014年研制出原子鐘專用高溫VCSEL芯片。近日，該團隊等研究人員在量子陀螺專用VCSEL芯片研發(fā)方面獲進(jìn)展，通過解決VCSEL的模式穩(wěn)定性和輸出功率相互制約的關(guān)鍵問題，實現(xiàn)大氧化孔徑下VCSEL的單模工作。研制出的器件在80℃下輸出功率達(dá)到4.1 mW，邊模抑制比41.68dB，正交偏振抑制比27. 6dB，該芯片作為量子陀螺的光源，測試效果良好，說明其具有較好的實際應(yīng)用價值。相關(guān)成果以 Large-aperture single-mode 795 nm VCSEL for chip-scale nuclear magnetic resonance gyroscope with an output power of 4.1 mW at 80℃為題發(fā)表在Optics Express上。

　　相關(guān)工作得到了國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金的資助。

　　論文鏈接：https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-6-8991&id=470072

　　圖（a）VCSEL在不同溫度下的P-I-V特性曲線，內(nèi)插圖為芯片實物圖；（b）80℃不同電流下VCSEL的近場光斑；（c）VCSEL的光譜特性；（d）VCSEL的偏振特性；（e）采用VCSEL作為泵源的量子陀螺儀信噪比測試結(jié)果