Láseres integrados heterogéneamente en niobato de litio de película delgada

Área de la Ciencia:

• Fotónica
• Ciencia de Materiales
• Óptica Integrada

Sus antecedentes:

• Los sistemas fotónicos totalmente integrados enfrentan desafíos para combinar ganancia óptica, cavidades de baja pérdida y control de fase.
• La integración heterogénea es clave para superar estas limitaciones para funcionalidades avanzadas.

Objetivo del estudio:

• Demostrar una plataforma de integración heterogénea versátil que unifica la ganancia III-V con los circuitos fotónicos de niobato de litio de película delgada (TFLN).
• Crear láseres de alto rendimiento con funcionalidad integrada en un solo chip.

Principales métodos:

• Desarrollo de una plataforma de integración heterogénea que combina materiales de ganancia III-V con circuitos fotónicos TFLN.
• Fabricación de dos arquitecturas de láser distintas: un láser de retroalimentación distribuida (DFB) y un láser de anillo Vernier.
• Uso de auto-inyección de bloqueo a un resonador TFLN de alto Q para el láser DFB.

Principales resultados:

• Se logró una línea de banda intrínseca de 11.0 kHz y una potencia de 4.0 mW en fibra para el láser DFB.
• Se demostró un rango de sintonización continua de 44 nm con una relación de supresión de modo lateral >40 dB para el láser de anillo Vernier.
• Se mostró el potencial de modulación intracavidad directa, una funcionalidad que normalmente requiere componentes discretos.

Conclusiones:

• La plataforma de integración heterogénea proporciona un avance fundamental para sistemas fotónicos compactos y robustos.
• Este enfoque permite funcionalidades clave para comunicaciones coherentes, metrología óptica, computación cuántica y fotónica de microondas.
• Marca un paso significativo hacia la integración completa de sistemas fotónicos en un solo chip.