Výskumný tím na Stanfordskej univerzite v Spojených štátoch nedávno úspešne dokončil dizertačnú prácu: Titán: Fotonika zafíru na izolátore pre lasery a zosilňovače na čipoch. Výsledky zaviedli nový proces: Titanium: Sapphire Photonics, ktorý môže dosiahnuť amplifikáciu laserov s nízkym prúdom na čipoch, ktorý v budúcnosti poskytuje nové možnosti pre vývoj vysokorýchlostných výpočtových výpočtov, dátovej komunikácie a optických senzorov.
Výskum
Vývoj laserovej technológie zohral dôležitú úlohu vo vedeckom výskume a priemyselných aplikáciách. Najmä titánové zafíry (titán: Sapphire, Ti: Sapphire) sa široko používajú v optických frekvenčných hrebeňoch, dvojfotónových mikroskopoch a kvantovom optických experimentoch v dôsledku ich ultra širokej šírky pásma a laditeľného rozsahu. Avšak z dôvodu ich veľkej veľkosti, vysokých nákladov a potreby vysokorýchlostných zdrojov čerpadla, použitie tradičných laserov zafírových titánových zafírov je veľmi obmedzená.
Od pracovnej plochy po čip: Technologický skok laserov titánových zafírových laserov
Lasery titánových zafírov už dlho obsadili základné postavenie vo vedeckom výskume kvôli ich vynikajúcemu výkonu. Tradičné systémy sú však veľké a drahé a nemôžu uspokojiť potreby prenosnosti a rozsiahleho integrácie. Fotonická platforma TI: Saoi vyvinutá tímom Stanford využíva jediný krištáľový tenký film na integráciu titánového zafíru na izolačný substrát a dosiahne tri kľúčové prielomy:
1. Ultra nízka prahová laserová oscilácia
Vytvorením mikro-rezonančnej dutiny šepotu s nízkou stratou, vedci dosiahli laser titánového zafíru, ktorý vyžaduje iba výkon čerpadla na úrovni Milliwatt
2. Vysoký optický zosilňovač
Schopnosť uväznenia režimu Ti: SAOI vlnovodu je o niekoľko rádov vyššia ako v prípade tradičných systémov, pričom si uvedomuje prvý optický zosilňovač na svete s prevádzkovou vlnovou dĺžkou pod 1 mikrónom. Tento zosilňovač môže zosilniť pikosekundové impulzy na špičkový výkon 1. 0 kilowatt bez skreslenia.
3. Laditeľné integrované lasery
Výskumný tím úspešne vyvinul prvé laditeľné integrované titánové zafírové laser na svete a prvýkrát použil nízkonákladové zelené laserové diódy ako zdroje svetla pumpy. Očakáva sa, že tento technologický prielom bude uvedomiť rozsiahle laserové polia titánu zafíru titánu a poskytne nové možnosti pre budúce špičkové optické aplikácie. Hlavný pokrok v kvantovej optike a nelineárnej fotonike
Okrem vývoja platformy TI: SAOI sa v dokumente týka aj inverznej dizajnérskej optickej technológie založenej na fotonickej platforme kremíkovej karbidu (SIC). Inverzný dizajn spôsobil revolúciu v oblasti fotoniky, čím umožnil automatizovaný vývoj zložitých štruktúr. Aplikácia inverzného dizajnu v nelineárnej fotonike je však stále v plienkach.
Vedci dosiahli kvantovú a klasickú nelineárnu tvorbu fotónov v nanooptických dutinách kremíka karbidu.
Éra fotonickej integrácie: široké vyhliadky na komerčné aplikácie
Hlavným prínosom tohto výskumu je dosiahnuť miniaturizáciu, nízku cenu a škálovateľnosť laserovej technológie titánového zafíru, poskytnutie nových nástrojov pre vedecké a priemyselné spoločenstvá. TI: Technológia Saoi ukazuje široké vyhliadky na aplikáciu v mnohých oblastiach:
1. Optické frekvenčné hrebeň sa používajú na vysoko presnú spektrálnu analýzu a metrológiu.
2. Biooptické zobrazovanie hrá dôležitú úlohu v zobrazovacích technológiách s vysokým rozlíšením, ako je dvojfotónová mikroskopia.
3. Kvantová komunikácia a výpočty sa môžu použiť ako zdroje kvantového svetla na dosiahnutie efektívnejšieho spracovania kvantových informácií.
