Echipa străină construiește lasere Comb mai stabile și mai eficiente

Recent, startup-ul de tehnologie laser illumtra a făcut echipă cu Centrul german de cercetare pentru sincrotronul electronic (DESY) din Hamburg pentru a colabora cu succes la dezvoltarea unui laser cu pieptene care este mai stabil și mai eficient în design.
Punctul culminant al acestei dezvoltări este demonstrația lor a unui microrezonator cu reflexii sintetizate programabile care oferă feedback personalizat de injecție pentru acționarea laserului. Această tehnologie oferă avantaje semnificative față de încuietorile convenționale cu auto-injectare și poate fi produsă folosind tehnici standard de litografie.
Laserele pieptene sunt capabile să emită surse de lumină într-o gamă largă de culori, cu distanțe de frecvență cuprinse între 100 GHz și 1 THz. Aplicarea acestei tehnologii este de mare valoare pentru transmisia de date în domeniile comunicațiilor optice și inteligenței artificiale.
Avantajul laserelor cu pieptene este puritatea culorilor pe care le emit. În aplicații precum comunicațiile optice, este nevoie de un laser care să poată emite mai multe culori pure de lumină, iar laserele cu pieptene răspund acestei nevoi.
Pentru a îmbunătăți puritatea laserelor pieptene, blocarea cu auto-injecție a devenit o metodă standard în industrie. Această metodă utilizează un rezonator inel pentru a filtra zgomotul, face ca lumina să fie reflectată înapoi de la defecte aleatorii din inel prin retrodifuzarea Rayleigh și este injectată înapoi în laser pentru blocare.
„Problema cu bazarea pe defecte aleatorii este că acestea pot fi dependente de culoare, iar intensitatea nu este suficient de puternică și stabilă”, a spus John Jost, unul dintre autorii lucrării și co-fondatorul Enlightenment, „Există anumite limitări, în special când dorim să reintroducem mai multă lumină în laser, deoarece acest lucru este esențial pentru a obține o blocare eficientă a injecției.”
Descoperirea cheie în această cercetare a fost proiectarea unui mod special care permite dispersarea inversă direcțională a luminii în rezonatorul inel. Acest mod este optimizat special pentru o anumită culoare, asigurând că mai multă lumină este trimisă eficient înapoi la laser pentru blocarea injecției.
Laserele pieptene Illumtra au capacități integrate de sursă de lumină care le fac deosebit de potrivite pentru soluții optice I/O și arhitecturi de calcul și memorie distribuite.
Pentru a-i valida eficacitatea, autorii au efectuat o varietate de teste folosind rezonatoare nano-inele personalizate cu structuri diferite. Au atașat o diodă laser cu semiconductor la un cip fotonic cu un rezonator inel integrat. Tehnica a fost validată în banda C, dar teoretic ar putea fi la fel de eficientă în toate benzile de telecomunicații. Rezonatorul real este construit pe un cip fotonic integrat folosind tehnologia de placare cu siliciu și încorporat cu un rezonator inel cu cristal fotonic cu nitrură de siliciu.
Jost a spus: „Circuitele integrate fotonice utilizate în această lucrare au fost fabricate pe linii de producție de calitate industrială, astfel încât tehnologia este gata pentru producția la scară largă”. El a mai menționat: „Această capacitate de a controla cu precizie împrăștierea luminii deschide o gamă complet nouă de posibilități pentru modele mai avansate, care ne vor permite să personalizăm spectrul laserului pieptene pentru a satisface nevoile din lumea reală, permițând o flexibilitate fără precedent”.
Laserul poate fi utilizat în combinație perfectă cu o gamă largă de circuite integrate fotonice, cum ar fi pentru construirea de unități optice I/O rapide sau rețele de porți programabile în câmp optic. Tehnologia va avea un impact semnificativ asupra aplicațiilor intensive în date, cum ar fi în domeniul inteligenței artificiale generative și va oferi, de asemenea, un impuls puternic pentru dezvoltarea de noi arhitecturi de calcul și memorie.