Récemment, une équipe de recherche à l'Université de Stanford aux États-Unis a réussi à terminer une thèse de doctorat: Titanium: Sapphire-on-Isolateur Photonics pour les lasers et amplificateurs sur puce. Les résultats ont introduit un nouveau processus: Titanium: Sapphire Photonics, qui peut réaliser un laser à laser à seuil faible sur puce et une amplification laser haute puissance, offrant de nouvelles possibilités pour le développement de l'informatique à grande vitesse, de la communication de données et des capteurs optiques à l'avenir.
Contexte de recherche
Le développement de la technologie laser a joué un rôle essentiel dans la recherche scientifique et les applications industrielles. En particulier, les lasers en saphir de titane (titane: saphir, Ti: Sapphire) sont largement utilisés dans les peignes de fréquence optique, la microscopie à deux photons et les expériences optiques quantiques en raison de leur bande passante ultra-large et de leur gamme accordable. Cependant, en raison de leur grande taille, de leur coût élevé et de leur besoin de sources d'éclairage de pompe haute puissance, l'application de lasers de saphir de titane traditionnelle est considérablement limitée.
De bureau à la puce: le saut technologique des lasers en titane saphir
Les lasers en saphir en titane ont longtemps occupé une position de base dans la recherche scientifique en raison de leurs excellentes performances. Cependant, les systèmes traditionnels sont grands et coûteux et ne peuvent pas répondre aux besoins de la portabilité et de l'intégration à grande échelle. La plate-forme photonique TI: SAOI développée par l'équipe de Stanford utilise un processus à couches minces monocristallines pour intégrer le saphir de titane sur un substrat isolant, réalisant trois percées clés:
1. Oscillation laser à seuil ultra-faible
En créant une cavité micro-résonnante en mode galent à faible perte,, les chercheurs ont obtenu un laser en saphir en titane qui ne nécessite que la puissance de pompe de niveau en milliwatts
2. Amplificateur optique haute puissance
La capacité de confinement en mode du guide d'onde Ti: Saoi est plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle des systèmes traditionnels, réalisant le premier amplificateur optique à l'état solide au monde avec une longueur d'onde de fonctionnement en dessous de 1 micron. Cet amplificateur peut amplifier des impulsions picosecondes à une puissance de crête de 1. 0 kilowatt sans distorsion.
3. Lasers intégrés réglables
L'équipe de recherche a développé avec succès le premier laser en saphir titane intégré au titane au monde et utilisé des diodes laser vertes à faible coût comme sources de lumière de pompe pour la première fois. Cette percée technologique devrait réaliser des réseaux laser en saphir en titane à grande échelle, offrant de nouvelles possibilités pour les futures applications optiques haut de gamme. Progrès majeurs dans l'optique quantique et la photonique non linéaire
En plus du développement de la plate-forme TI: SAOI, le document implique également une technologie optique de conception inverse basée sur la plate-forme photonique du carbure de silicium (SIC). La conception inverse a révolutionné le domaine de la photonique, ce qui rend possible le développement automatisé de structures complexes. Cependant, l'application de la conception inverse dans la photonique non linéaire en est encore à ses balbutiements.
Les chercheurs ont obtenu une génération de photons non linéaire quantique et classique dans les cavités nano-optiques en carbure de silicium.
L'ère de l'intégration photonique: grandes perspectives d'applications commerciales
La contribution fondamentale de cette recherche est d'atteindre la miniaturisation, le faible coût et l'évolutivité de la technologie laser en saphir en titane, fournissant de nouveaux outils pour les communautés scientifiques et industrielles. TI: La technologie SAOI montre de larges perspectives d'application dans de nombreux domaines:
1. Les peignes de fréquence optique sont utilisés pour l'analyse spectrale de haute précision et la métrologie.
2. L'imagerie bio-optique joue un rôle important dans les technologies d'imagerie à haute résolution telles que la microscopie à deux photons.
3. La communication quantique et l'informatique peuvent être utilisées comme sources d'éclairage quantique pour obtenir un traitement plus efficace de l'information quantique.
