Pred kratkim je raziskovalna skupina na univerzi Stanford v ZDA uspešno zaključila doktorsko disertacijo: Titanium: Sapphire-on-Insulator Photonics za laserje in ojačevalnike na čipu. Rezultati so uvedli nov postopek: Titanium: Sapphire Photonics, ki lahko v prihodnosti doseže nove možnosti za razvoj hitrega računalništva, podatkovne komunikacije in optičnih senzorjev v prihodnosti, ki omogočajo nove možnosti za razvoj hitrih računalnikov, podatkovnih komunikacij in optičnih senzorjev.
Raziskovalno ozadje
Razvoj laserske tehnologije je imel ključno vlogo pri znanstvenih raziskavah in industrijskih aplikacijah. Zlasti laserji Titanium Sapphire (Titanium: Sapphire, TI: Sapphire) se pogosto uporabljajo v optičnih frekvenčnih glavnikah, dvofotonski mikroskopiji in kvantnih optičnih poskusih zaradi ultra širine pasovne širine in prepoznavnega območja. Vendar je zaradi velike velikosti, visokih stroškov in potrebe po svetlobnih virih črpalke z visoko močjo uporaba tradicionalnih laserjev iz titanijevega safirja močno omejena.
Od namizja do čipa: Tehnološki preskok laserjev iz titanov safir
Titanijevi safirski laserji so zaradi odlične uspešnosti že dolgo zasedli temeljni položaj v znanstvenih raziskavah. Vendar so tradicionalni sistemi veliki in dragi in ne morejo zadovoljiti potreb prenosljivosti in obsežne integracije. Platforma TI: Saoi, ki jo je razvila ekipa Stanford, uporablja en sam kristalni tanki film za integracijo titanov safirja na izolacijski substrat in doseže tri ključne preboje:
1. Ultra nizka pragovna laserska nihanje
Z ustvarjanjem mikroresonančne votline z nizko izgubo šepetajočega galerije so raziskovalci dosegli titanov safirni laser, ki zahteva le moč črpalke na ravni Milliwatta
2. Optični ojačevalnik z visoko močjo
Sposobnost omejitve načina TI: Saoi WaveGuide je za nekaj vrst večja kot v tradicionalnih sistemih, pri čemer se uresniči prvi optični ojačevalnik na svetu na svetu z delovno valovno dolžino pod 1 mikronom. Ta ojačevalnik lahko poveča pikosekundne impulze na največjo moč 1. 0 kilovat brez popačenja.
3. Prilagodljivi integrirani laserji
Raziskovalna skupina je uspešno razvila prvi nastavitev integriranega laserskega laserja Titanium Sapphire in prvič uporabljala poceni zelene laserske diode kot vire svetlobe črpalke. Pričakuje se, da bo ta tehnološki preboj uresničil obsežne laserske matrike iz titanov safir, ki zagotavljajo nove možnosti za prihodnje optične aplikacije višjega cenovnega razreda. Velik napredek v kvantni optiki in nelinearni fotoniki
Poleg razvoja platforme TI: SAOI v prispevku vključuje tudi obratno oblikovalsko optično tehnologijo, ki temelji na fotonski platformi Silicon Carbide (SIC). Inverzno oblikovanje je spremenilo področje fotonike, kar omogoča samodejni razvoj zapletenih struktur. Vendar je uporaba obratne zasnove v nelinearni fotoniki še vedno v povojih.
Raziskovalci so dosegli kvantno in klasično nelinearno ustvarjanje fotonov v nano-optičnih votlinah iz silicijevega karbida.
Doba fotonske integracije: široke možnosti za komercialne aplikacije
Glavni prispevek te raziskave je doseganje miniaturizacije, nizkih stroškov in razširljivosti laserske tehnologije iz titanovega safirja, ki zagotavlja nova orodja za znanstvene in industrijske skupnosti. TI: Tehnologija SAOI prikazuje široke možnosti aplikacije na številnih področjih:
1. Optični frekvenčni glavniki se uporabljajo za visoko natančno spektralno analizo in metrologijo.
2. Bio-optično slikanje ima pomembno vlogo pri tehnologijah slikanja z visoko ločljivostjo, kot je dvofotonska mikroskopija.
3. Kvantno komunikacijo in računalništvo se lahko uporabijo kot kvantni viri svetlobe za doseganje učinkovitejše kvantne obdelave informacij.
