Laser veloci regolabili che utilizzano fotonica integrata al niobato di litio

Rendere i laser più piccoli e più capaci di alternare rapidamente le frequenze, pur rimanendo all’interno di una banda stretta, è una parte essenziale per ridurre il costo di tecnologie come LiDAR e la comunicazione ottica. Gran parte della sfida risiede comprensibilmente nel trovare i materiali giusti che consentano di realizzare un laser che incorpori tutte queste proprietà.

Qui un recente studio di [Viacheslav Snigirev] e colleghi (comunicato stampa) dimostra come la combinazione delle proprietà del niobato di litio (LiNbO3) con quelle del nitruro di silicio (Si3N4) in uno stack di wafer ibrido (Si3N4)-LiNbO3 consenta uno stack di wafer basato su InP la sorgente laser deve essere modulata nel circuito fotonico inciso per ottenere le proprietà di uscita desiderate.

Gran parte della stabilità della modulazione è ottenuta attraverso il bloccaggio dell'autoiniezione laser tramite le strutture del microrisonatore sul chip ibrido. Questi forniscono una riflessione ottica posteriore che forza il diodo laser a risuonare a una frequenza specifica, fornendo il blocco della frequenza. Ciò che consente la rapida sintonizzazione della frequenza è che questa è determinata dalla tensione applicata sulla struttura del microrisonatore tramite gli elettrodi formati.

Con una dimostrazione LiDAR nel documento che utilizza uno di questi circuiti ibridi viene dimostrato che l'approccio di incollaggio diretto del wafer funziona bene e vengono forniti una serie di suggerimenti di ottimizzazione. Come tutti questi studi, si basano su anni di ricerca precedente man mano che vengono individuati problemi e suggerite e testate soluzioni. Sembrerebbe che le strutture a film sottile di LiNbO3 stiano ora trovando alcune applicazioni molto utili nella fotonica.

(Immagine di intestazione: pila di Si3N4-LiNbO3 che forma il laser integrato e integrato nella configurazione del test (d). (Credito: Snigirev et al., 2023))