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Los científicos construyen el peine óptico de frecuencia más pequeño hasta la fecha - ScienceDaily

Los científicos construyen el peine óptico de frecuencia más pequeño hasta la fecha

by / Comentarios desactivados en Los científicos construyen el peine óptico de frecuencia más pequeño hasta la fecha / 1 View / febrero 11, 2019


Los peines de frecuencia óptica son fuentes de láser cuyo espectro consiste en una serie de líneas de frecuencia discretas, igualmente espaciadas que se pueden usar para mediciones precisas. En las últimas dos décadas, se han convertido en una herramienta importante para aplicaciones como la medición precisa de la distancia, la espectroscopia y las telecomunicaciones.

La mayoría de las fuentes de peines de frecuencia óptica disponibles en el mercado basadas en láseres de bloqueo de modo son grandes y caras, lo que limita su potencial de uso en grandes volúmenes y aplicaciones portátiles. Aunque las versiones a escala de chip de los peines de frecuencia óptica con microrresonadores se demostraron por primera vez en 2007, una forma totalmente integrada se ha visto obstaculizada por las altas pérdidas de material y los complejos mecanismos de excitación.

Los equipos de investigación dirigidos por Tobias J. Kippenberg en EPFL y Michael L. Gorodetsky en el Russian Quantum Center ahora han construido un microcombustible de solitón integrado que funciona a una tasa de repetición de 88 GHz usando un diodo láser de fosfuro de indio a escala de chips y el nitruro de silicio (Si3N4 ) microrresonador. Con solo 1 cm3 de tamaño, el dispositivo es el más pequeño de su tipo hasta la fecha.

El microrresonador de nitruro de silicio (Si3N4) se fabrica utilizando un proceso de reflujo fotónico de Damasceno que produce pérdidas sin precedentes en la fotónica integrada. Estas guías de onda de pérdida ultrabaja superan la brecha entre el diodo láser basado en chip y los niveles de potencia requeridos para excitar los estados disitantes de solitones de Kerr, que subyacen a la generación de peines de frecuencia óptica.

El método utiliza láseres de fosfuro de indio basados ​​en chips, disponibles en el mercado, a diferencia de los módulos láser convencionales a granel. En el trabajo informado, una pequeña porción de la luz láser se refleja de nuevo en el láser debido a la dispersión intrínseca del microrresonador. Esta retroalimentación directa ayuda tanto a estabilizar el láser como a generar el peine de solitón. Esto demuestra que tanto el resonador como el láser pueden integrarse en un solo chip, lo que ofrece una mejora única sobre la tecnología pasada.

"Hay un interés significativo en las fuentes de peines de frecuencia óptica que funcionan eléctricamente y pueden integrarse fotónicamente para satisfacer las demandas de las aplicaciones de la próxima generación, especialmente LIDAR y el procesamiento de información en centros de datos", dice Kippenberg. "Esto no solo representa un avance tecnológico en el campo de las solitones disipativas de Kerr, sino que también proporciona una perspectiva de su dinámica no lineal, junto con una rápida retroalimentación desde la cavidad".

Todo el sistema puede caber en un volumen inferior a 1 cm3 y puede controlarse eléctricamente. "La compacidad, el método de ajuste fácil, el bajo costo y la baja tasa de repetición hacen que este sistema de microcombustas sea interesante para aplicaciones de fabricación masiva", dice el estudiante de doctorado Arslan Sajid, el autor principal del estudio. "Su principal ventaja es la rápida retroalimentación óptica, que elimina la necesidad de un mecanismo electrónico activo o cualquier otro mecanismo de ajuste en el chip".

Los científicos ahora pretenden demostrar un espectrómetro integrado y una fuente de longitud de onda múltiple y mejorar el proceso de fabricación y el método de integración para impulsar la fuente de microcombustibles a una tasa de repetición de microondas.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y duración.



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