Generador de pulsos de femtosegundos integrado en niobato de litio de película delgada

Área de la Ciencia:

• Fotónica y ingeniería óptica
• Óptica integrada
• Lasers ultrarrápidos

Sus antecedentes:

• Las fuentes integradas de pulso y frecuencia de femtosegundo son cruciales para aplicaciones como relojes atómicos ópticos, fotónica de microondas y espectroscopia.
• Los métodos existentes de generación de pulsos en el chip, como el bloqueo del modo del microresonador, se enfrentan a limitaciones en el rendimiento del ruido, la longitud de onda y la sintonizabilidad de la frecuencia de repetición.
• Los métodos alternativos que utilizan moduladores electroópticos pueden sintetizar pulsos subpicosegundos, pero a menudo requieren una estabilización compleja.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar una nueva fuente de pulso de femtosegundo a escala de chip utilizando una plataforma fotónica integrada de niobato de litio.
• Superar las limitaciones de las fuentes de luz pulsada integradas existentes en cuanto a ajuste, robustez y costo.
• Proporcionar un método de conversión de onda continua a pulso altamente eficiente para aplicaciones ópticas avanzadas.

Principales métodos:

• Implementación de un sistema de lentes de tiempo utilizando moduladores de fase y amplitud electroópticos en cascada de baja pérdida en un chip de niobato de litio.
• Integración con una rejilla de Bragg para dar forma al pulso.
• Conducir el sistema con un láser de retroalimentación distribuida de onda continua y una sola fuente de microondas de onda continua, eliminando la necesidad de una estabilización compleja.

Principales resultados:

• Generación de trenes de pulso de femtosegundos con una duración de 520 femtosegundos y una frecuencia de repetición de 30 gigahertz.
• Observación de espectros ópticos de superficie plana con un ancho de banda óptico de 10 decibeles de 12,6 nanómetros.
• Logró potencias individuales de línea de peine superiores a 0,1 milivatios y energías de pulso de 0,54 picojoules, con eficiencias de conversión significativamente más altas que las fuentes integradas anteriores.

Conclusiones:

• El dispositivo de niobato de litio integrado demostrado proporciona una fuente de pulso de femtosegundo ajustable, robusta y de bajo costo.
• Esta tecnología ofrece una mejora de orden de magnitud en la eficiencia de conversión de onda continua a pulso en comparación con las fuentes integradas existentes.
• El generador de pulsos es muy adecuado para aplicaciones en mediciones ópticas ultrarrápidas y redes de computadoras cuánticas distribuidas.