최근 미국 스탠포드 대학교 (Stanford University)의 연구팀은 티타늄 : 온칩 레이저 및 앰프를위한 사파이어-온 오직 아너 포토닉스 인 박사 학위 논문을 성공적으로 완료했습니다. 결과는 새로운 과정을 도입했습니다 : 티타늄 : 사파이어 포토 닉스는 온칩 저 임계 값 레이저 및 고전력 레이저 증폭을 달성하여 향후 고속 컴퓨팅, 데이터 통신 및 광학 센서의 개발을위한 새로운 가능성을 제공 할 수 있습니다.
연구 배경
레이저 기술의 개발은 과학 연구 및 산업 응용 분야에서 중요한 역할을 해왔습니다. 특히, 티타늄 사파이어 (티타늄 : 사파이어, TI : 사파이어) 레이저는 광학 주파수 빗, 2 광자 현미경 및 초대형 대역폭 및 조정 가능한 범위로 인해 양자 광학 실험에 널리 사용됩니다. 그러나 큰 크기, 높은 비용 및 고출력 펌프 광원의 필요성으로 인해 전통적인 티타늄 사파이어 레이저의 적용은 제한적입니다.
데스크탑에서 칩으로 : 티타늄 사파이어 레이저의 기술 도약
티타늄 사파이어 레이저는 탁월한 성능으로 인해 과학 연구에서 핵심 위치를 차지했습니다. 그러나 전통적인 시스템은 크고 비싸며 휴대 성과 대규모 통합의 요구를 충족시킬 수 없습니다. TI : Stanford 팀이 개발 한 Saoi Photonic 플랫폼은 단결정 박막 공정을 사용하여 티타늄 사파이어를 단열 된 기판에 통합하여 세 가지 주요 혁신을 달성합니다.
1. 초고속 임계 값 레이저 진동
저지대 속삭임 갤러리 모드 마이크로 저조 공동을 만들어 연구원들은 Milliwatt 수준의 펌프 전원 만 필요로하는 티타늄 사파이어 레이저를 달성했습니다.
2. 고출력 광학 증폭기
TI : SAOI 도파관의 모드 구속 기능은 전통적인 시스템보다 몇 배 높은 수준으로, 1 미크론 미만의 작동 파장을 갖춘 세계 최초의 고형 상태 광 앰프를 실현합니다. 이 증폭기는 피코 초 펄스를 1의 피크 전력으로 증폭시킬 수 있습니다.
3. 조정 가능한 통합 레이저
연구팀은 세계 최초의 조정 가능한 통합 티타늄 사파이어 레이저를 성공적으로 개발했으며 처음으로 펌프 광원으로 저비용 녹색 레이저 다이오드를 사용했습니다. 이 기술 혁신은 대규모 티타늄 사파이어 레이저 어레이를 실현하여 향후 고급 광학 응용 분야에 새로운 가능성을 제공 할 것으로 예상됩니다. 양자 광학 및 비선형 광자의 주요 진보
TI : SAOI 플랫폼의 개발 외에도이 용지에는 실리콘 카바이드 (SIC) 광자료 플랫폼을 기반으로 한 역 디자인 광학 기술도 포함됩니다. 역 디자인은 광자 분야에 혁명을 일으켜 복잡한 구조의 자동화 된 개발을 가능하게했습니다. 그러나 비선형 광자에서 역 디자인의 적용은 여전히 초기 단계에 있습니다.
연구자들은 실리콘 카바이드 나노 광학 공동에서 양자 및 고전적인 비선형 광자 생성을 달성했다.
광자 통합 시대 : 상업용 응용 프로그램에 대한 광범위한 전망
이 연구의 핵심 기여는 티타늄 사파이어 레이저 기술의 소형화, 저비용 및 확장 성을 달성하여 과학 및 산업 공동체를위한 새로운 도구를 제공하는 것입니다. TI : SAOI 기술은 많은 분야에서 광범위한 응용 프로그램 전망을 보여줍니다.
1. 광학 주파수 빗은 고정밀 스펙트럼 분석 및 계측에 사용됩니다.
2. 생물 광학 이미징은 2 광자 현미경과 같은 고해상도 이미징 기술에서 중요한 역할을합니다.
3. 양자 통신 및 컴퓨팅은보다 효율적인 양자 정보 처리를 달성하기위한 양자 광원으로 사용될 수 있습니다.
