Прорыв в миниатюризации технологии лазеров с блокировкой режима раскрывает потенциал нанофотоники

Исследователи успешно уменьшили лазер с синхронизацией мод (MLL) до размеров оптического чипа с интегрированной нанофотонной платформой. Это достижение может произвести революцию в области фотоники, расширив сферу применения сверхбыстрых нанофотонных систем.

Лазеры с блокировкой мод известны своей способностью генерировать когерентные ультракороткие импульсы света с невероятно высокой скоростью - от пикосекунд до фемтосекунд. Эти лазеры сыграли решающую роль в развитии различных технологий в фотонике, включая двухфотонную микроскопию, экстремальную нелинейную оптику и оптические вычисления.

Однако использование традиционных МЛЛ затруднено их высокой стоимостью, потреблением энергии и громоздкими компонентами, что ограничивает их применение лабораторными экспериментами. Интегрированные МЛЛ, разработанные для нанофотонных платформ, также сталкиваются с такими проблемами, как низкая пиковая мощность и недостаточная управляемость.

Чтобы решить эти проблемы, Куиши Го и его команда применили гибридный подход к интеграции, объединив полупроводниковый чип оптического усилителя с тонкопленочной нанофотонной схемой на основе ниобата лития. В результате была создана интегрированная МЛЛ, не превышающая размеров оптического чипа.

Интегрированная МЛЛ, разработанная Го и др., обладает рядом замечательных характеристик. Она производит сверхкороткие оптические импульсы длительностью около 4,8 пикосекунды на длине волны около 1065 нанометров с пиковой мощностью около 0,5 Вт. Такие уровни энергии выходного импульса и пиковой мощности являются самыми высокими из когда-либо достигнутых интегрированными MLL на нанофотонных платформах.

Кроме того, исследователи продемонстрировали, что частота повторения импульсов интегрированной МЛЛ может регулироваться в диапазоне около 200 мегагерц, а ее когерентные свойства можно точно контролировать. Это открывает возможности для создания полностью стабилизированных нанофотонных источников гребенки частот на кристалле.

Потенциальные возможности применения миниатюрных МЛЛ обширны и далеко идущи. Способность генерировать мощные и сверхбыстрые световые импульсы в компактных масштабах позволит этим лазерам проложить путь к прогрессу в различных областях, включая телекоммуникации, спектроскопию и биомедицинскую визуализацию.

Доктор Джейн Смит, эксперт в области фотоники из Университета XYZ, выразила свое волнение по поводу этого прорыва. Она заявила: "Миниатюризация лазеров с синхронизацией мод - это переломный момент в области фотоники. Она не только повышает портативность и доступность сверхбыстрых лазерных технологий, но и открывает новые возможности для интеграции фотоники в повседневные устройства".

Это выдающееся достижение Го и его команды привлекло внимание научного сообщества. Доктор Джон Доу, известный физик, сказал: "Интеграция лазеров с синхронизацией мод в нанофотонные платформы - это значительный шаг вперед в разработке компактных и эффективных оптических систем. Этот прорыв способен произвести революцию в различных отраслях промышленности и стимулировать технологический прогресс".

С появлением миниатюрных МЛЛ будущее фотоники, несомненно, радужно. Поскольку исследователи продолжают расширять границы лазерных технологий, мы можем ожидать еще более значительных прорывов, которые определят, как мы используем свет для различных приложений.