Los peines de frecuencia óptica son fuentes láser cuyo espectro consiste en una serie de líneas de frecuencia discretas e igualmente espaciadas que se pueden utilizar para mediciones precisas. En las últimas dos décadas, se han convertido en una herramienta importante para aplicaciones como la medición precisa de distancias, espectroscopíay telecomunicaciones.
La mayoría de las fuentes de peine de frecuencia óptica disponibles comercialmente basadas en láseres de bloqueo de modo son grandes y costosas, lo que limita su potencial de uso en grandes volúmenes y aplicaciones portátiles. Aunque las versiones a escala de chip de peines de frecuencia óptica que usan microresonadores se demostraron por primera vez en 2007, una forma totalmente integrada se ha visto obstaculizada por las altas pérdidas de material y los complejos mecanismos de excitación.
Los equipos de investigación liderados por Tobias J. Kippenberg en EPFL y Michael L. Gorodetsky en el Centro Cuántico Ruso ahora han construido un microcombustible de solitón integrado que funciona a una velocidad de repetición de 88 GHz utilizando un diodo láser de fosfuro de indio a escala de chip y el nitruro de silicioSi3N4 microresonador. Con solo 1 cm3 de tamaño, el dispositivo es el más pequeño de su tipo hasta la fecha.
El microresonador de nitruro de silicio Si3N4 se fabrica utilizando un proceso de reflujo fotónico patentado de Damasceno que produce pérdidas sin precedentes en fotónica integrada. Estas guías de onda de pérdida ultrabaja cierran la brecha entre el diodo láser basado en chip y los niveles de potencia necesarios para excitarlos estados disipativos de Kerr soliton, que subyacen a la generación de peines de frecuencia óptica.
El método utiliza láseres de fosfuro de indio basados en chips disponibles en el mercado en lugar de los módulos láser a granel convencionales. En el trabajo informado, una pequeña porción de la luz láser se refleja de regreso al láser debido a la dispersión intrínseca del microresonador. Esta retroalimentación directaayuda a estabilizar el láser y a generar el peine de solitones. Esto demuestra que tanto el resonador como el láser pueden integrarse en un solo chip, lo que ofrece una mejora única sobre la tecnología anterior.
"Existe un interés significativo en las fuentes de peine de frecuencia óptica que funcionan eléctricamente y pueden integrarse completamente fotónicamente para satisfacer las demandas de las aplicaciones de próxima generación, especialmente LIDAR y procesamiento de información en centros de datos", dice Kippenberg.solo representa un avance tecnológico en el campo de los solitones de Kerr disipativos, pero también proporciona una idea de su dinámica no lineal, junto con una rápida respuesta de la cavidad ".
Todo el sistema puede caber en un volumen de menos de 1 cm3 y puede controlarse eléctricamente. "La compacidad, el método de ajuste fácil, el bajo costo y la operación de baja tasa de repetición hacen que este sistema de microcombinación sea interesante para aplicaciones de fabricación en masa", dice un estudiante de doctoradoArslan Sajid, autor principal del estudio, "su principal ventaja es la retroalimentación óptica rápida, que elimina la necesidad de un mecanismo de sintonización electrónico o cualquier otro en el chip".
Los científicos ahora tienen como objetivo demostrar un espectrómetro integrado y una fuente de múltiples longitudes de onda y mejorar el proceso de fabricación y el método de integración para impulsar aún más la fuente de microcombustión a una velocidad de repetición de microondas.
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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