Ласери величине чипа могу заменити оптичке ласере?

Недавно су истраживачи са Ецоле Политецхникуе Федерале де Лаусанне (ЕПФЛ) развили таласоводни ласер допиран ербијумом, нови тип ласера ​​чије су перформансе блиске перформансама оптичких ласера, комбинујући подесивост и практичност фотонске интеграције чипа. .
Добро је познато да ласери са влакнима користе оптичка влакна допирана елементима ретких земаља као медијум за појачање. Стога, у поређењу са гасним ласерима као што је угљен-диоксид, они имају предности високог квалитета зрака, велике снаге, високе ефикасности, мале величине и беспрекорне интеграције излазних влакана и флексибилних платформи за обраду.
А да би задовољили потражњу за ласерским влакнима величине чипа, истраживачи су се окренули ербијуму као медијуму за појачавање. Ласери са влакнима на бази ербијума су посебно обећавајући јер испуњавају захтеве одржавања високе кохерентности и стабилности. Међутим, минијатуризацију влакнастих ласера ​​на бази ербијума је дуго било тешко постићи због потешкоћа у одржавању њихових јединствених високих перформанси.
У том циљу, истраживачи су прво конструисали метар дугачку оптичку шупљину на чипу засновану на фотонском интегрисаном колу од силицијум нитрида са ултра ниским губицима. Према Јанг Лиуу, истраживачу у Лабораторији за фотонику и квантна мерења на Ецоле Политецхникуе Федерале де Лаусанне: Упркос компактној величини чипа, успели смо да дизајнирамо ласерску шупљину до дужине од метар захваљујући интеграцији ових микро -прстенасти резонатори, који ефикасно продужавају оптичку путању без потребе за физичким појачивачима.
Велики пробој! Ласери величине чипа могу да замене ласере са влакнима?
Тим је затим уградио високу концентрацију јона ербијума у ​​коло да би селективно генерисао активни медијум за појачање потребан за ласер. Коначно, интегрисали су кола са ласерима полупроводничке пумпе ИИИ-В како би потакнули јоне ербијума како би могли да емитују светлост и производе ласерски зрак.
Да би побољшали перформансе ласера ​​и омогућили прецизну контролу таласне дужине, истраживачи су осмислили иновативни дизајн унутар шупљине који садржи микро-прстенасти филтер, филтер који бира светлост на одређеној фреквенцији како би побољшао перформансе ласера ​​и омогућио прецизну контролу таласне дужине.
Филтер омогућава динамичко подешавање таласне дужине ласера ​​од 40 нм у Ц- и Л-опсезима, што премашује конвенционалне ласере са влакнима иу подешавању иу ниским спектралним лажним метрикама, уз одржавање компатибилности са тренутним производним процесима полупроводника. Дизајн подржава стабилан сингле-мод ласер са интринзичном ширином линије од 50 Хз.
Са излазном снагом већом од 10 мВ и односом одбијања бочног мода већим од 70 дБ, влакнасти ласер на бази ербијума надмашује многе конвенционалне ласере. Њихова уска ширина линије омогућава им да емитују чисту и стабилну светлост, што их чини идеалним за кохерентне примене као што су сенсинг, жироскопи, ЛИДАР и метрологија оптичких фреквенција.
Смањење и интегрисање ласера ​​са ербијумским влакнима у уређаје величине чипа може их учинити приступачнијим, отварајући нове апликације за високо интегрисане мобилне системе у потрошачкој електроници, медицинској дијагностици и телекомуникацијама. Такође би могао да смањи оптичке технологије у неколико других апликација, укључујући ЛИДАР, микроталасну фотонику, синтезу оптичких фреквенција и комуникације у слободном простору.