薄膜ニオブ酸リチウム上へのヘテロ集積レーザー
Mingxiao Li1, Chao Xiang1, Joel Guo1
1Department of Electrical and Computer Engineering, University of California Santa Barbara, Santa Barbara, CA 93106, USA.
Nanophotonics (Berlin, Germany)
|December 22, 2025
まとめ
III-V族増幅器と薄膜ニオブ酸リチウム（TFLN）フォトニック回路を統合した汎用性の高いプラットフォームを開発し、高性能レーザーを実現しました。このブレークスルーにより、高度なアプリケーション向けのコンパクトで機能的なフォトニックシステムが可能になります。
科学分野:
- フォトニクス
- 材料科学
- 集積光学
背景:
- 完全に集積されたフォトニックシステムは、光増幅、低損失キャビティ、位相制御を組み合わせる上で課題に直面しています。
- ヘテロ集積は、高度な機能のためのこれらの制限を克服するための鍵です。
研究 の 目的:
- III-V族増幅器と薄膜ニオブ酸リチウム（TFLN）フォトニック回路を統合する汎用性の高いヘテロ集積プラットフォームを実証すること。
- 単一チップ上に集積された機能を持つ高性能レーザーを作成すること。
主な方法:
- III-V族増幅器材料とTFLNフォトニック回路を組み合わせたヘテロ集積プラットフォームを開発しました。
- 2つの異なるレーザーアーキテクチャ、すなわち分布帰還（DFB）レーザーとバーニアリングレーザーを製造しました。
- DFBレーザーには、高Q TFLN共振器への自己注入同期を使用しました。
主要な成果:
- DFBレーザーで11.0 kHzの固有線幅と4.0 mWのファイバー内出力を達成しました。
- バーニアリングレーザーで44 nmの連続チューニング範囲と>40 dBのサイドモード抑制比を実証しました。
- 通常は個別のコンポーネントを必要とする機能である、直接の空洞内変調の可能性を示しました。
結論:
- ヘテロ集積プラットフォームは、コンパクトで堅牢なフォトニックシステムの基礎的な進歩を提供します。
- このアプローチは、コヒーレント通信、光計測、量子コンピューティング、マイクロ波フォトニクスに不可欠な機能を実現します。
- 単一チップ上での完全なフォトニックシステム統合に向けた重要な一歩となります。
