Un láser de silicio Raman a escala micrométrica con un umbral de microwatts

Área de la Ciencia:

• Fotónica y Ciencia de los Materiales Ciencia de los Materiales.
• La óptica integrada es una óptica integrada.
• Lasers de semiconductores con láser.

Sus antecedentes:

• Las limitaciones de la Ley de Moore impulsan la investigación en la nueva electrónica de silicio.
• La fotónica de silicio apunta a circuitos integrados compatibles con la tecnología de semiconductores de óxido metálico complementario.
• La explotación del efecto Raman en el silicio ha permitido la funcionalidad óptica activa, incluyendo todos los láseres de silicio.

Objetivo del estudio:

• Para superar las limitaciones de los láseres Raman de silicio existentes, específicamente el tamaño y los altos umbrales de láser.
• Para demostrar un láser Raman de onda continua de todo silicio miniaturizado y de baja potencia.
• Para permitir láseres de silicio prácticos para la integración fotónica a gran escala.

Principales métodos:

• Utilizó una nanocavidad de cristal fotónico de factor de alta calidad.
• Diseñó la nanocavidad para mejorar las interacciones luz-materia al maximizar el factor de calidad en relación a la relación de volumen.
• Operó el láser sin diodos p-i-n de sesgo inverso.

Principales resultados:

• Logró un láser de silicio Raman de onda continua con un tamaño de cavidad inferior a 10 micrómetros.
• Demostró un umbral de lasing sin precedentes bajo de 1 microwatt.
• Mejoró significativamente la ganancia de Raman más allá de las predicciones teóricas.

Conclusiones:

• El diseño de nanocavidad desarrollado mejora drásticamente la ganancia Raman en silicio.
• Este avance allana el camino para los láseres de silicio prácticos y miniaturizados.
• La tecnología es adecuada para la integración a gran escala en circuitos fotónicos.