Nedávno výzkumný tým na Stanfordské univerzitě ve Spojených státech úspěšně dokončil doktorskou disertační práci: Titan: Sapphire-on-izolační fotoniku pro lasery a zesilovače na čipu. Výsledky zavedly nový proces: Titan: Sapphire Photonics, který může dosáhnout nízkoprůpravního laserového a vysoce výkonného laserového zesílení na čipu a v budoucnu poskytuje nové možnosti pro rozvoj vysokorychlostní výpočetní komunikace a optického senzorů.
Zkoumejte pozadí
Vývoj laserové technologie hrál zásadní roli ve vědeckém výzkumu a průmyslových aplikacích. Zejména lasery Titanium Sapphire (Titan: Sapphire, TI: Sapphire) se široce používají v optické frekvenční hřebeny, dvoufotonové mikroskopii a kvantové optické experimenty díky jejich ultra široké šířce pásma a rozsahu pásma. Avšak vzhledem k jejich velké velikosti, vysokých nákladech a potřebě vysoce výkonných světelných zdrojů čerpadla je však aplikace tradičních laserů titanového safíru velmi omezená.
Od stolního počítače k čipu: Technologický skok laserů s titanovým safírem
Titanové safírové lasery již dlouho zaujímaly základní postavení ve vědeckém výzkumu kvůli jejich vynikajícímu výkonu. Tradiční systémy jsou však velké a drahé a nemohou vyhovovat potřebám přenositelnosti a rozsáhlé integrace. Platforma TI: SAOI Photonic Photonic vyvinutá týmem Stanford používá k integraci Titanium Sapphire na izolačním substrátu jednokryslský tenký film, který dosáhne tří klíčových průlomů:
1. Oscilace laseru s ultra nízkým prahem
Vytvořením dutiny s nízkým ztrátou šeptacího režimu mikro-rezonanční
2. optický zesilovač s vysokým výkonem
Schopnost uvěznění režimu TI: SAOI vlnu je o několik řádů vyšší než u tradičních systémů, což realizuje první optický zesilovač na světě s provozní vlnovou délkou pod 1 mikrony. Tento zesilovač může zesílit picosekundové impulsy na vrchol síly 1. 0 kilowatt bez zkreslení.
3. laditelné integrované lasery
Výzkumný tým úspěšně vyvinul první ladinový integrovaný laser Titanium Sapphire na světě a poprvé používal levné zelené laserové diody. Očekává se, že tento technologický průlom bude realizovat rozsáhlé laserové pole Titanium Sapphire a poskytne nové možnosti pro budoucí špičkové optické aplikace. Hlavní pokrok v kvantové optice a nelineární fotonice
Kromě vývoje platformy TI: SAOI zahrnuje papír také inverzní optickou technologii založené na fotonické platformě křemíkového karbidu (SIC). Inverzní design revolucionizoval oblast fotoniky, což umožňuje automatizovaný vývoj komplexních struktur. Aplikace inverzního designu v nelineární fotonice je však stále v plenkách.
Vědci dosáhli kvantové a klasické nelineární tvorby fotonů v nano-optických dutinách křemíku karbidu.
Éra fotonické integrace: široké vyhlídky na komerční aplikace
Hlavním přínosem tohoto výzkumu je dosáhnout miniaturizace, nízkých nákladů a škálovatelnosti laserové technologie titanového safíru a poskytuje nové nástroje pro vědecké a průmyslové komunity. TI: Technologie Saoi ukazuje široké vyhlídky na aplikace v mnoha oborech:
1. Optické frekvenční hřebeny se používají pro vysoce přesnou spektrální analýzu a metrologii.
2. bioptické zobrazování hraje důležitou roli v zobrazovacích technologiích s vysokým rozlišením, jako je dvoufotonová mikroskopie.
3. kvantovou komunikaci a výpočetní techniku lze použít jako zdroje kvantového světla k dosažení účinnějšího zpracování kvantových informací.
