光譜純激光器由于能夠產生近乎完美的單色光而處于高端科學和商業應用核心。激光的這種能力是根據它的線寬或相干性來測量，也就是在頻率改變之前的一段時間內發射恒定頻率的能力。在實踐中，研究人員竭盡全力為原子鐘等高端系統制造高度相干、接近單頻的激光器。

然而，今天由于這些激光器體積龐大，占據著裝滿設備的機架，它們只能應用于實驗室的工作臺。目前有一種趨勢是將高端激光器的性能轉移到光子微芯片上，在大幅降低成本和尺寸的同時，將該技術應用于光譜、導航、量子計算和光通信等廣泛領域。在芯片規模上實現這樣的性能，還將大大有助于應對互聯網爆炸式的數據容量需求所帶來的挑戰，以及由此導致的全球數據中心及其光纖互連能耗的增加。

博科園-科學科普：在2019年1月出版的《自然光子學》封面文章中，加州大學圣巴巴拉分校的研究人員和他們在霍尼韋爾、耶魯大學和北亞利桑那大學的合作伙伴描述了這一研究中一個重要里程碑：一種芯片級激光器，它能夠發射基本線寬小于1赫茲的光，足夠安靜，足以將高要求的科學應用轉移到芯片級。

該項目由美國國防高級研究計劃局(DARPA) OwlG項目資助。為了產生有效的影響，這些低線寬激光器必須被集成到光子集成電路(PICs)中，這相當于計算機的微芯片，可以在商業微芯片鑄造廠的晶圓規模上制造。該研究的作者之一、研究小組負責人、加州大學圣巴巴拉分校電子與計算機工程系的丹·布盧門撒爾教授說：

對新型布里淵激光器環形腔內光學動力學的詮釋概念藝術圖。圖片：Brian Long

到目前為止，還沒有一種方法可以在光電子芯片的尺度上制造出具有這種水平相干性和窄線寬的安靜激光。目前芯片級激光器具有固有的噪聲和相對較大的線寬，需要在與這些高質量激光器微型化有關的基礎物理學中發揮新的作用。DARPA特別感興趣的是制造一種芯片級激光光學陀螺儀。光學陀螺儀具有在沒有GPS的情況下保持位置信息的能力，這一點非常重要。光學陀螺儀被用于精確定位和導航，包括在大多數商用飛機上。激光光學陀螺儀的長度靈敏度與引力波探測器相當，引力波探測器是迄今為止制造的最精密測量儀器之一。但目前實現這種靈敏度的系統包含了大量的光纖線圈。

OwlG項目的目標是在芯片上實現一種超靜音(窄線寬)激光器，以取代光纖作為旋轉傳感元件，并進一步集成光學陀螺儀的其他組件。據布盧門撒爾說：制造這種激光器有兩種可能的方法。一種是將激光系在光學基準上，這種基準必須在環境隔離的情況下置于真空中，就像今天的原子鐘所做的那樣。參考腔和一個電子反饋回路一起作為一個錨來使激光安靜下來。然而，這種系統體積大、成本高、耗電量大、對環境干擾敏感。另一種方法是制作一種外腔激光器，其腔滿足窄線寬激光器的基本物理要求，包括能夠長時間持有數十億光子，并支持非常高的內部光學功率級。傳統上，這樣的空腔很大(可以容納足夠的光子)，盡管它們已經被用來實現高性能，但將它們集成到芯片上，其線寬接近由參考空腔穩定的激光器線寬，已被證明是難以實現。

為了克服這些限制，研究小組利用一種被稱為受激布里淵散射的物理現象來制造激光器。方法利用了光與物質相互作用的過程，在這個過程中，光實際上會在物質內部產生聲音或聲波。布里淵激光器以產生非常安靜的光而聞名。利用噪聲“泵浦”激光器發出的光子來產生聲波，聲波作為緩沖，產生新的低線寬的安靜輸出光。布里淵過程是非常有效的，它將輸入泵浦激光器的線寬減少了一百萬倍。缺點是，傳統上用于制造布里淵激光器的大型光纖裝置或微型光學諧振器對環境條件敏感，難以用芯片鑄造方法制造。

在光子集成芯片上制造亞赫茲布里留因激光器的關鍵是使用加州大學圣巴巴拉分校開發的一項技術，即使用與光纖損耗相當的極低波導構建的光子集成電路。這些低損耗波導，在芯片上形成布里盧因激光環形腔，具備成功的所有要素：它們可以在芯片上存儲大量的光子，在光腔內處理極高水平的光功率，并沿著波導引導光子，就像軌道引導單軌列車一樣。低損耗光波導和快速衰減聲波的組合消除了對聲波的引導。這種創新是這種方法成功的關鍵。自從這項研究完成以來，已經在布盧門撒爾團隊和合作者中產生了多個新的資助項目。