Lasers rápidos ajustáveis ​​usando fotônica integrada de niobato de lítio

Tornar os lasers menores e mais capazes de alternar rapidamente entre frequências, permanecendo dentro de uma banda estreita, é uma parte essencial para reduzir o custo de tecnologias como LiDAR e comunicação óptica. Grande parte do desafio aqui reside, compreensivelmente, em encontrar os materiais certos que possibilitem um laser que incorpore todas essas propriedades.

Aqui, um estudo recente de [Viacheslav Snigirev] e colegas (comunicado à imprensa) demonstra como a combinação das propriedades do niobato de lítio (LiNbO3) com as do nitreto de silício (Si3N4) em uma pilha de wafer híbrida (Si3N4) –LiNbO3 permite uma pilha de wafer baseada em InP. fonte de laser a ser modulada no circuito fotônico gravado para atingir as propriedades de saída desejadas.

Grande parte da estabilidade da modulação é alcançada através do bloqueio de autoinjeção do laser através das estruturas microrressonadoras no chip híbrido. Eles fornecem retrorreflexão óptica que força o diodo laser a ressoar em uma frequência específica, fornecendo o bloqueio de frequência. O que permite a sintonia rápida de frequência é que esta é determinada pela tensão aplicada na estrutura do microrressonador através dos eletrodos formados.

Com uma demonstração LiDAR no artigo que usa um desses circuitos híbridos, é demonstrado que a abordagem de ligação direta de wafer funciona bem, e uma série de sugestões de otimização são fornecidas. Tal como acontece com todos estes estudos, eles baseiam-se em anos de investigação anterior à medida que os problemas são encontrados e as soluções são sugeridas e testadas. Parece que as estruturas de película fina de LiNbO3 estão agora encontrando algumas aplicações muito úteis em fotônica.

(Imagem do título: Pilha de Si3N4-LiNbO3 formando o laser integrado e integrado na configuração de teste (d). (Crédito: Snigirev et al., 2023))