集成的光子分子 Brillouin 激光器具有高功率的亚-100 MHz 基本线宽
Optics letters
|December 22, 2023
概括
我们开发了一种晶圆尺度集成激光器,具有超低的线宽和高输出功率. 这种化光子分子激光器使量子传感和通信领域的新精密应用成为可能.
科学领域:
- 光子学和量子技术的使用.
- 材料科学 (化) 材料科学
背景情况:
- 具有超低线宽和高输出功率的集成激光器对于精密应用至关重要,但缺少晶圆尺度解决方案.
- 刺激布里卢恩激光器 (SBL) 具有潜力,但受到更高阶的斯托克斯辐射和相位噪声的限制.
研究的目的:
- 报告一个晶圆尺度集成刺激布里卢恩激光器 (SBL),基本线宽小于100 MHz,输出功率>10mW.
- 展示一种光子分子合共振器设计,用于抑制二次斯托克斯 (S2) 辐射并提高激光性能.
主要方法:
- 在200mm化 (Si3N4) CMOS造平台上使用光子分子合共振器设计制造集成的SBL.
- 使用具有高Q因子 (184M内在,92M负载) 的嵌套波导共振器来实现精确的共振分裂.
- 抑制S2排放以实现单模式运行并减少相位噪声反.
主要成果:
- 实现了71±18mHz的最低基本线宽,输出功率为~11mW.
- 显示的白频噪声底值为23±6mHz2/Hz,比以前的集成SBLs低一个数量级.
- 观察到的频率噪声由共振器内在的热折射噪声限制在2kHz至1MHz之间,相位噪声在10MHz偏移时为-155dBc/Hz.
结论:
- 在化上的芯片尺度SBL为高性能激光器提供了可扩展的解决方案.
- 这项技术有望提高可靠性,减少尺寸和成本,并使量子传感,计量学和原子钟的新精度实验成为可能.
- 该平台跨波长的适应性为各种系统在芯片应用程序的集成提供了便利.
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