Uz sve nedavne napretke u integriranim fotonskim krugovima litij niobata – od frekventnih češlja do frekventnih pretvarača i modulatora – jednu veliku komponentu i dalje je frustrirajuće teško integrirati: lasere.
Telekomunikacijske mreže na daljinu, optičke međukonekcije podatkovnih centara i mikrovalni fotonski sustavi oslanjaju se na lasere za generiranje optičkog nosača koji se koristi u prijenosu podataka. U većini slučajeva, laseri su samostalni uređaji, izvan modulatora, što cijeli sustav čini skupljim i manje stabilnim i skalabilnim.
Uspješno integriranje
Sada su istraživači s Harvardske škole inženjerstva i primijenjenih znanosti John A. Paulson (SEAS) u suradnji s industrijskim partnerima u Freedom Photonics i HyperLight Corporation, razvili prvi potpuno integrirani laser velike snage na čipu od litij niobata.
Ovaj uspijeh utire put za telekomunikacijske sustave velike snage, potpuno integrirane spektrometre, optičko daljinsko ispitivanje i učinkovitu pretvorbu frekvencija za kvantne mreže.
“Integrirana fotonika litij niobata obećavajuća je platforma za razvoj optičkih sustava visokih performansi na razini čipa, ali se uvođenje lasera u čip litij niobata pokazalo jednim od najvećih izazova dizajna,” rekao je Marko Lončar, profesor elektrotehnike i primijenjene fizike na SEAS-u i viši autor istraživanja.
https://kozmos.hr/tim-znanstvenika-zahvaljujuci-paukovoj-mrezi-razvio-jedan-od-najpreciznijih-mikrocip-senzora-na-svijetu/
“U ovom smo istraživanju koristili sve trikove i tehnike nano-proizvodnje naučene iz prethodnih razvoja integrirane fotonike litij niobata kako bismo prevladali te izazove i postigli cilj integracije lasera velike snage na platformu s tankim slojem litij niobata.”
Istraživanje je objavljeno u časopisu Optica.
Brojne mogućnosti
Lončar i njegov tim koristili su male, ali moćne lasere s distribuiranom povratnom spregom za svoj integrirani čip.
Laseri se na čipu nalaze u malim bušotinama urezanim u litij niobat i isporučuju do 60 milivata optičke snage u valovodima proizvedenim na istoj platformi.
Istraživači su kombinirali laser s elektrooptičkim modulatorom od 50 gigaherca u litijevom niobatu kako bi napravili odašiljač velike snage.
“Integracija visokoučinkovitih plug-and-play lasera značajno bi smanjila troškove, složenost i potrošnju energije budućih komunikacijskih sustava”, rekao je Amirhassan Shams-Ansari, student na SEAS-u i prvi autor istraživanja.
“To je građevni blok koji se može integrirati u veće optičke sustave za niz aplikacija, u senzorskim, lidarskim i podatkovnim telekomunikacijama.”
Kombiniranjem tankoslojnih uređaja litij niobata s laserima velike snage korištenjem procesa prilagođenog industriji, ovo istraživanje predstavlja ključni korak prema velikim, jeftinim i visokoučinkovitim odašiljačkim nizovima i optičkim mrežama. Zatim, tim ima za cilj povećati snagu lasera i skalabilnost za još više aplikacija.
Harvardski ured za tehnološki razvoj zaštitio je intelektualno vlasništvo koje proizlazi iz inovacija Loncar Laba u sustavima litij niobata.
Lončar je suosnivač HyperLight Corporation, startupa koji je pokrenut radi komercijalizacije integriranih fotonskih čipova na temelju određenih inovacija razvijenih u njegovom laboratoriju.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram-t.me/kozmoshr
Izvori:
Leah Burrows (6. travnja 2022.,) “First integrated laser on lithium niobate chip,” Harvard, SEAS
