Чуждестранен екип създава по-стабилни и ефективни лазерни гребени

Наскоро стартиращата компания за лазерни технологии illumtra се обедини с Германския изследователски център за електронен синхротрон (DESY) в Хамбург, за да си сътрудничат успешно в разработването на гребен лазер, който е по-стабилен и ефективен като дизайн.
Акцентът на това развитие е тяхната демонстрация на микрорезонатор с програмируеми синтезирани отражения, който осигурява персонализирана обратна връзка за инжектиране за задвижване на лазера. Тази технология предлага значителни предимства пред конвенционалните самоинжекционни ключалки и може да се произвежда чрез стандартни литографски техники.
Гребеновите лазери са способни да излъчват източници на светлина в широка гама от цветове с честотни разстояния, вариращи от 100 GHz до 1 THz. Приложението на тази технология е от голяма полза за предаване на данни в областта на оптичните комуникации и изкуствения интелект.
Предимството на гребенчатите лазери е чистотата на цветовете, които излъчват. В приложения като оптични комуникации има нужда от лазер, който може да излъчва множество чисти цветове светлина, а гребенчатите лазери отговарят на тази нужда.
За да се подобри чистотата на лазерите с гребени, самоинжектирането се превърна в стандартен метод в индустрията. Този метод използва пръстеновиден резонатор за филтриране на шума, предизвиква отразяване на светлината от произволни дефекти в пръстена чрез обратно разсейване на Релей и се инжектира обратно в лазера за заключване.
„Проблемът с разчитането на случайни дефекти е, че те могат да бъдат зависими от цвета и интензитетът не е достатъчно силен и стабилен“, каза Джон Йост, един от авторите на статията и съосновател на Enlightenment, „Има някои ограничения, особено когато искаме да върнем повече светлина обратно в лазера, тъй като това е от решаващо значение за постигане на ефективно блокиране на инжектирането."
Ключовият пробив в това изследване беше дизайнът на специален режим, който позволява насочено обратно разсейване на светлината в рамките на пръстеновидния резонатор. Този режим е оптимизиран специално за конкретен цвят, като гарантира, че повече светлина се изпраща ефективно обратно към лазера за инжектиране.
Гребеновите лазери на Illumtra имат интегрирани възможности за източник на светлина, които ги правят особено подходящи за оптични I/O решения и архитектури за разпределени изчисления и памет.
За да потвърдят неговата ефективност, авторите извършиха различни тестове, използвайки персонализирани нано-пръстенени резонатори с различни структури. Те прикрепиха полупроводников лазерен диод към фотонен чип с интегриран пръстеновиден резонатор. Техниката беше валидирана в C-обхвата, но теоретично може да бъде еднакво ефективна във всички телекомуникационни обхвати. Действителният резонатор е изграден върху интегриран фотонен чип, използващ технология за силициева обвивка и вграден с фотонен кристален пръстенов резонатор от силициев нитрид.
Йост каза: „Фотоновите интегрални схеми, използвани в тази работа, са произведени на индустриални производствени линии, така че технологията е готова за широкомащабно производство.“ Освен това той отбеляза: „Тази способност за прецизен контрол на разсейването на светлината отваря цяла нова гама от възможности за по-усъвършенствани дизайни, което ще ни позволи да персонализираме спектъра на лазерния гребен, за да отговори на нуждите на реалния свят, позволявайки безпрецедентна гъвкавост.“
Лазерът може да се използва в перфектна комбинация с широка гама от фотонни интегрални схеми, като например за изграждане на бързи оптични I/O единици или оптични полеви програмируеми гейт матрици. Технологията ще има значително въздействие върху приложения с интензивно използване на данни, като например в областта на генеративния изкуствен интелект, и също така ще даде силен тласък за разработването на нови компютърни архитектури и памет.