1μm帯におけるAlGaAs-SiNハイブリッド集積を用いた狭線幅・チューナブル外部共振器半導体レーザー

科学分野:

• フォトニクス
• 集積光学
• レーザー技術

背景:

• 外部共振器半導体レーザー（ECDL）は、狭線幅とチューニング可能性を必要とするアプリケーションに不可欠です。
• ハイブリッドフォトニック集積は、レーザーシステムのパフォーマンスとスケーラビリティにおいて利点を提供します。

研究 の 目的:

• ハイブリッドAlGaAs-SiNフォトニック集積プラットフォーム上で、狭線幅・チューナブルECDLを実証すること。
• ECDLの広いチューニング範囲と高いサイドモード抑制比を達成すること。
• ECDLを高出力スペクトルビーム合成システム用のシードレーザーとして利用可能にすること。

主な方法:

• ゲインチップ、パッシブ外部共振器チップ、レンズ付きファイバーを備えたハイブリッドAlGaAs-SiNプラットフォームを使用してECDLを構築しました。
• 波長選択性とチューニングのために、二重マイクロリング共振器（MRR）を採用しました。
• AlGaAs導波路とSiN導波路間の効率的な結合のために、三叉構造スポットサイズコンバータ（SSC）を最適化しました。

主要な成果:

• 波長チューニング範囲63nmを達成しました。
• チューニング範囲全体で45dBを超えるサイドモード抑制比を実証しました。
• 固有線幅18kHz未満を取得しました。
• ゲインチップと導波路間の結合効率91%に達しました。

結論:

• 開発されたハイブリッド集積ECDLは、狭線幅と広いチューニング可能性を提供します。
• 二重MRRと最適化されたSSCを利用した設計は、高性能レーザー動作に効果的です。
• このECDLは、高出力スペクトルビーム合成アプリケーション用のシードレーザーとして適しています。