使用酸盐集成光子的超快调节激光器

科学领域:

• 光子学和集成光学
• 材料科学
• 电光学

背景情况:

• 在绝缘体上的薄膜酸 (LiNbO₃) 已经使先进的光子集成电路,调节器和电光器件成为可能.
• 虽然基于LiNbO_{3的可调整集成激光器存在,但实现频率敏捷,窄线宽性能仍然是一个挑战.}
• 现有的集成方法通常涉及碎片级组装,这可能会带来损失和复杂性.

研究的目的:

• 使用混合化 (Si₃N₄) -LiNbO₃光子平台开发频率敏捷,窄线宽集成激光器.
• 展示这种混合平台的功能,例如连贯激光测距.
• 通过提高调速度和保持窄线宽,克服以前基于LiNbO₃的可调激光器的局限性.

主要方法:

• 超低损耗Si₃N₄光子集成电路与薄膜LiNbO₃通过直接晶圆级结合的异质集成.
• 通过对激光二极管的自我注入锁定实现窄线宽激光 (3kHz内在线宽).
• 使用混合共振器模式进行快速 (12 × 10¹⁵Hz/s),线性和低歇斯底里电光频率调整.

主要成果:

• 展示了一个混合Si₃N₄-LiNbO₃平台,传播损失低 (8.5dB/m).
• 实现了快速电光调节率的窄线宽激光.
• 通过使用混合集成激光器成功进行了概念验证连贯光学测距 (FMCW LiDAR) 实验.

结论:

• 混合Si₃N₄-LiNbO₃平台有效地结合了两种材料的优势,用于先进的光子设备.
• 这种集成的激光平台为需要快速调整和窄线宽的应用提供了显著的潜力,例如连贯的LiDAR.
• 与芯片级方法相比,晶圆级直接结合为实现高性能光子电路提供了更好的集成方法.