Lusto dydžio lazeriai gali pakeisti pluoštinius lazerius?

Neseniai École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) mokslininkai sukūrė į lustą integruotą erbiu legiruotą bangolaidinį lazerį – naujo tipo lazerį, kurio veikimas yra artimas skaidulinių lazerių našumui, derinant suderinamumą ir lusto masto fotoninės integracijos praktiškumą. .
Gerai žinoma, kad šviesolaidiniai lazeriai kaip stiprinimo terpę naudoja optines skaidulas, legiruotas retųjų žemių elementais. Todėl, palyginti su dujų lazeriais, tokiais kaip anglies dioksidas, jie turi aukštos spinduliuotės kokybės, didelės galios, didelio efektyvumo, mažo dydžio ir sklandaus pluošto išvesties bei lanksčių apdorojimo platformų integravimo pranašumus.
Ir norėdami patenkinti lustinių skaidulinių lazerių poreikį, mokslininkai pasirinko erbį kaip stiprinimo terpę. Erbio pluošto lazeriai yra ypač perspektyvūs, nes atitinka aukšto darnumo ir stabilumo reikalavimus. Tačiau erbio pluošto lazerių miniatiūrizavimą jau seniai buvo sunku pasiekti, nes sunku išlaikyti jų unikalų aukštą našumą.
Šiuo tikslu mokslininkai pirmiausia sukonstravo metro ilgio optinę ertmę, pagrįstą itin mažo nuostolio silicio nitrido fotonine integrine grandine. Pasak Yang Liu, fotonikos ir kvantinių matavimų laboratorijos mokslininko École Polytechnique Fédérale de Lausanne: Nepaisant kompaktiško lusto dydžio, mes sugebėjome suprojektuoti lazerio ertmę iki metro ilgio dėl šių mikroelementų integracijos. -žiediniai rezonatoriai, kurie efektyviai išplečia optinį kelią, nereikalaujant fizinių stiprintuvų.
Pagrindinis proveržis! Lusto dydžio lazeriai gali pakeisti skaidulinius lazerius?
Tada komanda į grandinę implantavo didelę erbio jonų koncentraciją, kad selektyviai generuotų aktyvią stiprinimo terpę, reikalingą lazeravimui. Galiausiai jie integravo grandines su III-V puslaidininkiniais siurblio lazeriais, kad sužadintų erbio jonus, kad jie galėtų skleisti šviesą ir sukurti lazerio spindulį.
Siekdami pagerinti lazerio veikimą ir įgalinti tikslų bangos ilgio valdymą, mokslininkai sukūrė naujovišką vidinės ertmės dizainą, kuriame yra mikrožiedinis vernier filtras – filtras, parenkantis šviesą tam tikru dažniu, kad pagerintų lazerio veikimą ir įgalintų tikslų bangos ilgį.
Filtras leidžia dinamiškai reguliuoti 40 nm lazerio bangos ilgį tiek C, tiek L juostose, o tai viršija įprastus skaidulinius lazerius tiek derinimo, tiek žemo spektro klaidinga metrika, išlaikant suderinamumą su dabartiniais puslaidininkių gamybos procesais. Konstrukcija palaiko stabilų vieno režimo lazeravimą, kurio vidinis linijos plotis yra 50 Hz.
Kai išėjimo galia viršija 10 mW, o šoninio režimo atmetimo koeficientas didesnis nei 70 dB, lusto masto erbio pluošto lazeris pranoksta daugelį įprastų lazerių. Jų siauras linijos plotis leidžia skleisti gryną ir stabilią šviesą, todėl jie idealiai tinka nuoseklioms programoms, tokioms kaip jutimas, giroskopai, LIDAR ir optinio dažnio metrologija.
Erbio pluošto lazerių sumažinimas ir integravimas į lusto masto įrenginius gali padaryti juos labiau prieinamus, atveriant naujas programas labai integruotoms mobiliosioms sistemoms buitinės elektronikos, medicinos diagnostikos ir telekomunikacijų srityse. Tai taip pat galėtų sumažinti optines technologijas keliose kitose programose, įskaitant LIDAR, mikrobangų fotoniką, optinio dažnio sintezę ir laisvos erdvės ryšius.