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科学家们建造了迄今为止最小的光学频率梳

发布时间:2019-02-23 11:21:47 来源:

光频梳是激光源,其光谱由一系列离散的,等间隔的频率线组成,可用于精确测量。在过去的二十年中,它们已成为精确距离测量,光谱学和电信等应用的主要工具。

大多数基于锁模激光器的市售光学频率梳源都很大且昂贵,限制了它们在大容量和便携式应用中的使用潜力。尽管在2007年首次展示了使用微谐振器的芯片级光学频率梳,但完全集成的形式受到高材料损耗和复杂激励机制的阻碍。

由EPFL的Tobias J. Kippenberg和俄罗斯量子中心的Michael L. Gorodetsky领导的研究小组现在已经使用芯片级磷化铟激光二极管和氮化硅(Si3N4)构建了一个以88 GHz重复频率工作的集成孤子微球。 )微谐振器。该设备尺寸仅为1 cm3,是迄今为止最小的设备。

氮化硅(Si3N4)微谐振器采用获得专利的光子大马士革回流工艺制造,可在集成光子学中实现前所未有的低损耗。这些超低损耗波导桥接了基于芯片的激光二极管与激发耗散Kerr孤子态所需的功率水平之间的差距,这是光频梳的产生的基础。

该方法使用市售的基于芯片的磷化铟激光器,而不是传统的体激光器模块。在报道的工作中,由于微谐振器的固有散射,一小部分激光被反射回激光器。这种直接反馈有助于稳定激光并产生孤子梳。这表明谐振器和激光器可以集成在单个芯片上,提供了对过去技术的独特改进。

Kippenberg说:“人们对电动光学频率梳源非常感兴趣,可以完全光子集成,以满足下一代应用的需求,特别是LIDAR和数据中心的信息处理。” “这不仅代表了耗散Kerr孤子领域的技术进步,而且还提供了对其非线性动力学的洞察,以及来自腔体的快速反馈。”

整个系统可以容纳小于1立方厘米的体积,并且可以电控制。“紧凑,易于调整的方法,低成本和低重复率操作使得这种微型系统对大规模可制造的应用很有意义,”该研究的第一作者,博士生Arslan Sajid说。“它的主要优点是快速光学反馈,无需使用有源电子或任何其他片上调谐机制。”

科学家们现在的目标是展示一个集成的光谱仪和多波长光源,并进一步改进制造工艺和集成方法,以微波重复率推动微型光源。

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