Физики разработали волноводный лазер, легированный эрбием, встроенный в фотонный чип, который обеспечивает характеристики луча, напоминающие характеристики волоконных лазеров.
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии разработали первый в мире интегрированный в чип лазер, который по своим характеристикам не уступает традиционным волоконным устройствам. Это поможет в разработке меньших по размеру, более портативных и экономичных лазеров для различных областей.
Ученые создали внутрикристальный оптический резонатор метровой длины на фотонной схеме из нитрида кремния. Оптический резонатор представляет собой набор зеркал, обеспечивающих оптическую обратную связь. Затем физики имплантировали ионы эрбия в схему, чтобы создать усиление, необходимое для лазерной генерации, и интегрировали ее с полупроводниковым насосом для возбуждения ионов эрбия, испускания света и создания лазерного луча.
Узость лазерного луча позволяет ему генерировать постоянный свет, который необходим для различных приложений, от LiDAR до зондирования, изготовления гироскопов и выполнения метрологии с использованием оптической частоты. В ходе испытаний исследователи подтвердили, что лазерный луч генерирует выходную мощность 10 мВт и имеет коэффициент бокового подавления более 70 дБ. Это намного превосходит традиционные лазерные системы.
Областью, в которой микролазер работал лучше, чем волоконные лазеры, стала возможность перестройки длины волны лазера в диапазоне 40 нм в C- и L-диапазонах. Эти длины волн важны для телекоммуникационных приложений, и лазеры на фотонных чипах поможет создать более совершенные системы.
Эти особенности стали возможны благодаря внутрирезонаторному дизайну, в котором исследователи использовали нониусные фильтры на основе микроколец.
Мы спроектировали лазерный резонатор длиной в метр, несмотря на компактный размер чипа, благодаря интеграции микрокольцевых резонаторов, которые эффективно расширяют оптический путь без физического увеличения устройств.
Ян Лю, соавтор исследования
Эта инновация позволила фильтру использовать определенные частоты света и динамическую настройку длины волны лазера в широком диапазоне. Лазер излучает свет на одной постоянной частоте, минимизируя при этом другие частоты (боковой режим), что помогает ему обеспечить превосходный коэффициент подавления побочных излучений.
Читать далее:
Странный радиосигнал раз в час приходит из космоса: ученые не знают, что это
Рыбак прикрепил GoPro к карасю, чтобы найти щук: посмотрите, что у него вышло
Посмотрите на самое детальное фото луны Ио: его сделали с Земли