Amplificador de guía de onda dopado con erbio y pentóxido de tántalo de área de modo grande con alta ganancia neta en...

Área de la Ciencia:

• Fotónica e Ingeniería Óptica
• Ciencia de Materiales
• Óptica Integrada

Sus antecedentes:

• Los materiales dopados con erbio son cruciales para los amplificadores ópticos.
• El pentóxido de tántalo (Ta₂O₅) ofrece un anfitrión prometedor para la ganancia óptica, pero existen desafíos de fabricación.
• Se necesitan guías de onda de área de modo grande (LMA) para dispositivos integrados de alta potencia.

Objetivo del estudio:

• Fabricar y caracterizar un amplificador de guía de onda LMA Er³⁺: Ta₂O₅ de alto rendimiento.
• Superar los desafíos de fabricación asociados con los materiales Er³⁺: Ta₂O₅.
• Demostrar el potencial de este amplificador para la amplificación óptica compacta, de alta salida y bajo ruido en chip.

Principales métodos:

• Fabricación del amplificador de guía de onda Er³⁺: Ta₂O₅ mediante grabado directo.
• Proceso de recocido para reducir la pérdida de propagación.
• Caracterización óptica que incluye mediciones de ganancia, potencia de salida y figura de ruido.

Principales resultados:

• Se logró una fuerte confinación óptica y una alta superposición bomba-señal ( >98.6%).
• Se demostró una alta mejora de señal en chip (hasta 38.1 dB) y ganancias netas (hasta 9.6 dB) en la banda C.
• Se confirmó una operación estable de alta potencia con una potencia de salida máxima de 2.4 mW y una figura de ruido mínima de 5.68 dB.

Conclusiones:

• El amplificador de guía de onda LMA Er³⁺: Ta₂O₅ desarrollado supera los desafíos de fabricación y valida el potencial de amplificación.
• El dispositivo exhibe un excelente rendimiento de amplificación de señal grande.
• Esta tecnología tiene una gran promesa para la amplificación óptica compacta, de alta salida y bajo ruido en chip en sistemas fotónicos integrados.