Команда инженеров под руководством профессора электротехники и прикладной физики Марко Лончара использовала для своего интегрированного чипа небольшие, но мощные лазеры с распределенной обратной связью.

6 апреля статья опубликована на сайте международного Оптического общества optica.org.

Electrically pumped laser transmitter integrated on thin-film lithium niobate

Integrated thin-film lithium niobate (TFLN) photonics has emerged as a promising platform for the realization of high-performance chip-scale optical systems. Of particular importance are TFLN electro-optic modulators featuring high-linearity, low driving voltage and low propagation loss. However, a fully integrated system requires integration of high power, low noise, and narrow linewidth lasers on TFLN chips. Here we achieve this goal, and demonstrate integrated high-power lasers on TFLN platform with up to 60 mW of optical power in the waveguides. We use this platform to realize a high-power transmitter consisting of an electrically pumped laser integrated with a 50 GHz modulator.
https://opg.optica.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-9-4-408&id=471161

Исследователи объединили лазер с электрооптическим модулятором на 50 ГГц из ниобата лития для создания мощного передатчика до 60 мВт в волноводах. Лазеры размещаются в небольших углублениях, выгравированных на поверхности пластины модулятора.

Встроенный лазер в сочетании с электрооптическим модулятором на 50 ГГЦ из ниобата лития. Источник: Second Bay Studios/Harvard SEAS

Телекоммуникационные сети дальней связи, оптические соединения центров обработки данных и микроволновые фотонные системы используют лазеры в качестве основы для передачи данных. В большинстве случаев, как отмечают исследователи, лазеры представляют собой внешние по отношению к модуляторам устройства. Такая распределенная система дороже и менее стабильна, чем интегрированная. Кроме того, ее сложнее масштабировать.

Интегрированная тонкопленочная фотоника на ниобате лития — многообещающее направление для реализации высокопроизводительных оптических систем в масштабе чипа, отмечают ученые. Она уже активно используется в работе многих модуляторов, частотных гребней и преобразователей частоты. Однако до настоящего времени не удавалось создать на чипе лазер.

«В этом исследовании мы применили все приемы и методы нанопроизводства, использованные в предыдущих разработках в области интегрированной фотоники на ниобате лития, чтобы преодолеть эти проблемы и интегрировать мощный лазер в тонкопленочную платформу ниобата лития», — говорит профессор Лончар.

Интеграция тонкопленочных устройств и мощных лазеров, как считают инженеры, открывает возможность для создания мощных, недорогих и высокопроизводительных передатчиков и оптических сетей. Технология позволяет разработать мощные телекоммуникационные системы, полностью интегрированные спектрометры и эффективные преобразователи частоты для квантовых сетей.

«Интеграция высокопроизводительных лазеров значительно снизит стоимость, сложность и энергопотребление будущих систем связи, — отмечает Амирхассан Шамс-Ансари, соавтор исследования. — Это кирпич, который можно интегрировать в более крупные оптические системы разной направленности, такие как датчики, лидары и телекоммуникационные сети».

Ученые продолжат работу, чтобы увеличить мощность лазера и возможности для его применения в других сферах.

<

p data-ce-tag=»paragraph»>Источник: https://hightech.fm/2022/04/08/first-integrated-laser