Танки филмови литијум ниобата (ТФЛН), са значајним предностима широког прозора транспарентности, високог индекса преламања и великим акусто-оптичким/електрооптичким/нелинеарним оптичким коефицијентима, појавили су се као обећавајућа материјална платформа за производњу високо- перформансе фотонских интегрисаних уређаја за класичне и квантне апликације, где су сада реализовани фотонички уређаји, као што су таласоводи са малим губицима, висококвалитетни микрорезонатори, модулатори велике брзине и високоефикасни оптички претварачи фреквенције. Међутим, монокристалном литијум ниобату недостају ефикасне могућности луминисценције и детекције.
Недавно су кристали литијум ниобата допирани јонима ретких земаља почели да буду практично решење за реализацију функције оптичког појачања ТФЛН платформи, а експериментално су демонстрирани микроласери са оптичким пумпама допираним ретким јонима. Ласери допирани јонима ретких земаља имају предности широког пропусног опсега, неосетљивости на поларизацију, високе применљиве температуре и добре компатибилности. Поред тога, ласери са ретком земљом допирани јонима више обећавају у постизању велике излазне снаге, рада са закључаним модом и кохерентних комбинација зрака. Међутим, тренутно се сви ТФЛН ласери са ретком земљом допирани јонима оптички пумпају спољним ласерима повезаним помоћу оптичких влакана, што омета развој интегрисане фотонике на ТФЛН-овима.
Недавно је тим проф. Цхенг Иаа демонстрирао компактни хибридни литијум ниобатни ласер са микро-прстеном на Универзитету Источне Кине. Слика 1 приказује шематски дијаграм предложеног компактног хибридног литијум-ниобатног микро-прстенастог ласера пумпаног полупроводничким ласером, који се састоји од комерцијално доступног ЦоС-пакованог полупроводничког ласера и микропрстена са високим К Ер3 плус допираним. Поравнање између улазног порта микро-прстена и излазног порта ЦоС-инкапсулиране полупроводничке ласерске цеви се постиже помоћу {{10}} система за поравнање осе са подесивом тачношћу од 10 нм, што у окретање омогућава ефикасно оптичко спајање. Да би се постигло стабилно и чврсто везивање, УВ лепак се наноси диспензером, а два чипа се фиксирају УВ зрачењем. Кључ за овај рад је да микро-прстен допиран Ер3 плус има високу К вредност на таласној дужини пумпе полупроводничког ласера. Као што је приказано на слици 2, централна таласна дужина ласера пумпе полупроводника је 976,24 нм, а на овој таласној дужини К вредност микро-прстена је 7,3×105. Централна таласна дужина ласера произведеног Ер3 плус-допираним микро-прстеном под светлом пумпе је 1531,27 нм, а ширина линије ласера је 0,05 нм, а једномодна ласерска емисија се може приписати губитку који зависи од мода и добити конкуренцију. Поред тога, ширина линије емитованог ласера је два реда величине ужа од ширине линије светлости пумпе коју генерише ЦоС-паковани полупроводнички ласер.
Слика 1. (а) Шематски дијаграм компактног хибридног литијум-ниобатног микропрстенастог ласера који се састоји од ЦоС-пакованог полупроводничког ласера и висококвалитетног Ер:ТФЛН ласера са микро-прстеном. (б) Поглед одозго на компактни хибридни литијум ниобатни микро-прстен ласер. (ц) Фотографија изблиза под оптичким микроскопом интерфејса између ЦоС-инкапсулираног полупроводничког ласера и Ер:ТФЛН микро-прстена.
Слика 2. (а) К микропрстена на 976 нм је 7,3 × 105. (б) К микропрстена на 1531 нм је 1,85 × 105. (ц) Спектар близу централне таласне дужине полупроводничког ласера. (д) Спектар близу таласне дужине микро-прстена допираног Ер3 плус који емитује једнофреквентни ласер на 1531,27 нм са ширином линије од 0,05 нм.
Овај рад истражује моћни хибридни литијум ниобатни микро-прстен ласерски извор који има потенцијалну примену у кохерентним оптичким комуникацијама и прецизној метрологији, а резултати су објављени онлајн у ОптицсЛеттерс.
