Hiljuti lõpetas Ameerika Ühendriikide Stanfordi ülikooli uurimisrühm edukalt doktoritöö: titaan: safiiri-inolaatori footonika kiibil laseritele ja võimenditele. Tulemused tutvustasid uut protsessi: titaan: Sapphire Photonics, mis võib saavutada kiibil madala läve laser- ja suure võimsusega laseri võimenduse, pakkudes tulevikus uusi võimalusi kiire arvutamise, andmeside ja optiliste andurite arendamiseks.
Uurimistöö taust
Lasertehnoloogia arendamine on mänginud olulist rolli teadusuuringute ja tööstuslike rakenduste alal. Eelkõige kasutatakse nende ülikerge ribalaiuse ja häälestatava vahemiku tõttu laialdaselt titaani safiiri (titanium: safire, Ti: safire) lasereid laialdaselt optiliste sageduskommide, kahe footoni mikroskoopia ja kvant-optiliste katsete korral. Kuid tänu nende suurele suurusele, kõrgetele kuludele ja vajadusele suure võimsusega pumba valgusallikate järele, on traditsiooniliste titaani safiirlaserite kasutamine tunduvalt piiratud.
Töölauast kiibini: titaani safiiri laserite tehnoloogiline hüpe
Titaani safiiri laserid on oma suurepärase tulemuslikkuse tõttu pikka aega teadusuuringutes põhipositsiooni hõivanud. Traditsioonilised süsteemid on aga suured ja kallid ning ei vasta kaasaskanduvuse ja suuremahulise integreerimise vajadustele. Stanfordi meeskonna välja töötatud Ti: SAOI Phoconi platvorm kasutab titaani safiiri integreerimiseks isoleeriva substraadi integreerimiseks üksikkristallide õhukese filmiprotsessi, saavutades kolm peamist läbimurret:
1. ultra-madala läve laser võnkumine
Loodes madala kaotusega sosistava-galleri-režiimi mikroresonantse õõnsuse, on teadlased saavutanud titaani safiirilaseri, mis nõuab ainult MilliWatt-taseme pumba võimsust
2. suure võimsusega optiline võimendi
Ti: SAOI lainejuhi režiimi kinnipidamise võime on mitu suurusjärku kõrgem kui traditsioonilistel süsteemidel, mõistes maailma esimese tahke oleku optilise võimendi, mille töölainepikkus on alla 1 mikroni. See võimendi võib võimendada piksekundilisi impulsse tippvõimsusega 1. 0 kilovatt ilma moonutusteta.
3. häälestatavad integreeritud laserid
Uurimisrühm on edukalt välja töötanud maailma esimese häälestatava integreeritud titaani safiirilaseri ja kasutanud esmakordselt pumba valgusallikatena odavaid rohelise laseri dioode. Eeldatakse, et see tehnoloogiline läbimurre realiseerib suuremahulisi titaanist safiirilaserimassiive, pakkudes uusi võimalusi tulevaste tipptasemel optiliste rakenduste jaoks. Kvantoptika ja mittelineaarse footonika peamised edusammud
Lisaks Ti: SAOI platvormi väljatöötamisele hõlmab paber ka pöördvõrdelist optilist tehnoloogiat, mis põhineb räni karbiidil (SIC) fotoonilisel platvormil. Pöörddisain on revolutsiooniliselt teinud footonite valdkonna, võimaldades keerukate struktuuride automatiseeritud arengut. Mittelineaarse footonika pöördkujunduse rakendamine on siiski alles lapsekingades.
Teadlased saavutasid räni karbiidi nano-optiliste õõnsuste kvant- ja klassikalise mittelineaarse footoni genereerimise.
Foonilise integratsiooni ajastu: laialdased väljavaated ärirakenduste jaoks
Selle uurimistöö peamine panus on titaan -safiiride lasertehnoloogia miniaturiseerumise, odavate ja mastaapsuse mastaapsuse saavutamiseks, pakkudes uusi vahendeid teadus- ja tööstusringkondadele. TI: SAOI tehnoloogia näitab paljudes valdkondades laiaulatuslikke väljavaateid:
1. Optilise sagedusega kammid kasutatakse ülitäpse spektri analüüsi ja metroloogia jaoks.
2. Bio-optiline pildistamine mängib olulist rolli kõrge eraldusvõimega pildistamise tehnoloogiates, näiteks kahe footoni mikroskoopiaga.
3. kvantkommunikatsiooni ja andmetöötlust saab tõhusama kvanta teabe töötlemise saavutamiseks kasutada kvantvalgusallikatena.
