薄膜リチウムニオバートに組み込まれたフェムト秒パルスジェネレーター

Mengjie Yu^1,2, David Barton Iii¹, Rebecca Cheng¹

¹John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, MA, USA.

Nature

|November 17, 2022

まとめ

この研究は,リチウムニオバートで新しいチップスケールのフェムト秒パルスソースを導入し,調節可能で堅牢で低コストの光発電を提供します. 光学的な原子時計や量子コンピューティングの応用における以前の方法の限界を克服しています

科学分野:

フォトニックと光学工学
統合光学
超高速レーザー

背景:

統合されたフェムト秒パルスと周波数カムソースは,光学原子時計,マイクロ波フォトニクス,スペクトロスコーピーのようなアプリケーションに不可欠です.
マイクロレゾナータモードロックなどの既存のオンチップパルス生成方法は,ノイズ性能,波長,および繰り返し率の調節性に制限があります.
電光調節器を使用する代替方法は,サブピコ秒パルスを合成できますが,しばしば複雑な安定化が必要です.

研究の目的:

集積されたリチウムニオバート光子プラットフォームを利用した新しいチップスケールフェムト秒パルスソースを実証する.
調節性,頑丈性,コストに関する既存のインパルス光源の限界を克服する.
先進的な光学アプリケーションのための高効率の連続波からパルスへの変換方法を提供する.

主な方法:

リチウムニオバートチップ上の低損失電光振幅および相調節器を使用したタイムレンズシステムの実装.
プラググリットと統合してパルスを形成する.
連続波分散フィードバックレーザーと単一の連続波マイクロ波源でシステムを駆動し,複雑な安定化の必要性を排除します.

主要な成果:

フェムト秒のパルス列の生成は520フェムト秒の持続時間と30ギガヘルツの繰り返し率を持つ.
12.6ナノメートルの10デシベルの光学帯域幅を持つ平面光学スペクトルの観測.
単一の線電力は0.1ミリワット,パルスエネルギーは0.54ピコジュールで,以前の集積電源よりもはるかに高い変換効率を達成しました.

結論:

展示された統合されたリチウムニオバート装置は,調節可能で堅牢で低コストのフェムト秒パルス源を提供します.
この技術は,既存の統合されたソースと比較して,連続波からパルスへの変換効率の大きさの改善を提供します.
パルスジェネレーターは超高速光学測定と分散量子コンピュータのネットワークに適しています.

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