Udenlandsk team bygger mere stabile, effektive kamlasere

For nylig slog laserteknologistartup illumtra sig sammen med det tyske forskningscenter for elektronsynkrotron (DESY) i Hamborg for at samarbejde med succes om udviklingen af ​​en kamlaser, der er mere stabil og effektiv i design.
Højdepunktet i denne udvikling er deres demonstration af en mikroresonator med programmerbare syntetiserede refleksioner, der giver tilpasset injektionsfeedback til at drive laseren. Denne teknologi giver betydelige fordele i forhold til konventionelle selvindsprøjtningslåse og kan fremstilles ved brug af standard litografiteknikker.
Kamlaserne er i stand til at udsende lyskilder i en lang række farver med frekvensafstande fra 100 GHz til 1 THz. Anvendelsen af ​​denne teknologi er af stor værdi for datatransmission inden for optisk kommunikation og kunstig intelligens.
Fordelen ved kamlasere er renheden af ​​de farver, de udsender. I applikationer som optisk kommunikation er der behov for en laser, der kan udsende flere rene lysfarver, og kamlasere opfylder dette behov.
For at forbedre renheden af ​​kamlasere er selvindsprøjtningslåsning blevet en standardmetode i branchen. Denne metode anvender en ringresonator til at filtrere støj fra, forårsager, at lys reflekteres tilbage fra tilfældige defekter i ringen gennem Rayleigh-tilbagespredning og injiceres tilbage i laseren til låsning.
"Problemet med at stole på tilfældige defekter er, at de kan være farveafhængige, og intensiteten er ikke stærk og stabil nok," sagde John Jost, en af ​​avisens forfattere og medstifter af Enlightenment, "Der er nogle begrænsninger, især når vi ønsker at sætte mere lys tilbage i laseren, da dette er afgørende for at opnå effektiv injektionslåsning."
Det vigtigste gennembrud i denne forskning var designet af en speciel tilstand, der muliggør retningsbestemt tilbagespredning af lys i ringresonatoren. Denne tilstand er optimeret specifikt til en bestemt farve, hvilket sikrer, at mere lys sendes effektivt tilbage til laseren til injektionslåsning.
Illumtras kamlasere har integrerede lyskildefunktioner, der gør dem særligt velegnede til optiske I/O-løsninger og distribuerede computer- og hukommelsesarkitekturer.
For at validere dets effektivitet udførte forfatterne en række tests ved hjælp af tilpassede nano-ringresonatorer med forskellige strukturer. De koblede en halvlederlaserdiode til en fotonisk chip med en integreret ringresonator. Teknikken blev valideret i C-båndet, men kunne teoretisk set være lige effektiv i alle telekommunikationsbånd. Selve resonatoren er bygget på en integreret fotonisk chip ved hjælp af siliciumbeklædningsteknologi og indlejret med en fotonisk krystalringresonator af siliciumnitrid.
Jost sagde: "De fotoniske integrerede kredsløb, der blev brugt i dette arbejde, blev fremstillet på produktionslinjer i industriel kvalitet, så teknologien er klar til produktion i stor skala." Han bemærkede yderligere, "Denne evne til præcist at kontrollere lysspredning åbner op for en helt ny række muligheder for mere avancerede designs, som vil give os mulighed for at tilpasse kamlaserspektret til at opfylde virkelige behov, hvilket muliggør hidtil uset fleksibilitet."
Laseren kan bruges i perfekt kombination med en lang række fotoniske integrerede kredsløb, såsom til at bygge hurtige optiske I/O-enheder eller optiske feltprogrammerbare gate-arrays. Teknologien vil have en betydelig indvirkning på data-intensive applikationer, såsom inden for generativ kunstig intelligens, og vil også give en stærk impuls til udviklingen af ​​nye computer- og hukommelsesarkitekturer.