Недавно исследовательская группа в Стэнфордском университете в Соединенных Штатах успешно завершила докторскую диссертацию: Титан: фотоника сапфира-интуилятора для лазеров и усилителей на чип. Результаты представили новый процесс: Titanium: Sapphire Photonics, которая может достичь лазерного и мощного лазерного усиления с низким уровнем чипа, предоставляя новые возможности для разработки высокоскоростных вычислений, передачи данных и оптических датчиков в будущем.
Исследование
Разработка лазерной технологии сыграла жизненно важную роль в научных исследованиях и промышленном применении. В частности, лазеры титана сапфира (титан: сапфир, Ti: сапфир) широко используются в оптических частотных расческах, двухфотонной микроскопии и квантовых оптических экспериментах из-за их сверхуровневой полосы и настройки. Тем не менее, из-за их большого размера, высокой стоимости и потребности в мощных источниках насоса, применение традиционных титановых сапфировых лазеров значительно ограничено.
От рабочего стола до чипа: технологический скачок титановых сапфировых лазеров
Титановые сапфировые лазеры давно занимали основную позицию в научных исследованиях из -за их превосходной работы. Тем не менее, традиционные системы являются большими и дорогими, и не могут удовлетворить потребности переносимости и крупномасштабной интеграции. Платформа TI: Saoi Photonic, разработанная командой Стэнфорда, использует монокристаллический тонкий пленок процесс для интеграции титанового сапфира на изоляционный субстрат, достигая трех ключевых прорывов:
1. Ультра-низкий пороговый лазерный колебание
Создав микрорезонансную полость с низким содержанием потери, исследователи достигли титанового сапфирового лазера, который требует только мощности насоса на уровне Милливатта
2. Мощный оптический усилитель
Возможность удержания режима Ti: Saoi Waveguide на несколько порядков выше, чем у традиционных систем, реализуя первый в мире твердотельный оптический усилитель с рабочей длиной волны ниже 1 микрона. Этот усилитель может усилить пикосекундные импульсы до пиковой мощности 1. 0 киловатт без искажений.
3. Настраиваемые интегрированные лазеры
Исследовательская группа успешно разработала первый в мире настраиваемый интегрированный титановый сапфировый лазер и использовал недорогие зеленые лазерные диоды в качестве источников света насоса. Ожидается, что этот технологический прорыв реализует крупномасштабные лазерные массивы титана, предоставляя новые возможности для будущих высококачественных оптических применений. Основной прогресс в квантовой оптике и нелинейной фотонике
В дополнение к разработке платформы TI: SAOI, в статье также включается обратная конструктивная оптическая технология, основанная на фотонном платформе кремния (SIC). Обратный дизайн произвел революцию в области фотоники, что сделало возможным автоматизированную разработку сложных структур. Тем не менее, применение обратного дизайна в нелинейной фотонике все еще находится в зачаточном состоянии.
Исследователи достигли квантовой и классической нелинейной генерации фотонов в кремниевых карбидах нанооптических полостей.
Эра фотонной интеграции: широкие перспективы коммерческих приложений
Основным вкладом этого исследования является достижение миниатюризации, низкой стоимости и масштабируемости технологии титанового сапфира, предоставляя новые инструменты для научных и промышленных сообществ. TI: Ti: Saoi Technology показывает широкие перспективы применения во многих областях:
1. Оптические частотные расчеты используются для высокого спектрального анализа и метрологии.
2. Био-оптическая визуализация играет важную роль в технологиях визуализации с высоким разрешением, таких как двухфотонная микроскопия.
3. Квантовая связь и вычисления могут использоваться в качестве квантовых источников света для достижения более эффективной обработки квантовой информации.
