Äskettäin Yhdysvaltojen Stanfordin yliopiston tutkimusryhmä suoritti menestyksekkäästi väitöskirjan: Titanium: Sapphire-on-Issulator-fotoniikka siru-lasereille ja vahvistimille. Tulokset esittelivät uuden prosessin: Titanium: Sapphire-fotoniikka, joka voi saavuttaa sirun alhaisen kynnyksen laser- ja suuritehoiset lasermuodostumat, tarjoamalla uusia mahdollisuuksia nopean laskenta-, tietoliikenneen ja optisten anturien kehittämiselle tulevaisuudessa.
Tutkimuksen tausta
Laser -tekniikan kehittämisellä on ollut tärkeä rooli tieteellisessä tutkimuksessa ja teollisissa sovelluksissa. Erityisesti titaanisafiiri (titaani: safiiri, TI: Sapphire) -lasereita käytetään laajasti optisten taajuuskameroissa, kaksifotonimikroskopialla ja kvanttioptisissa kokeissa niiden ultrakäyteisen kaistanleveyden ja viritettävän alueen vuoksi. Kuitenkin niiden suuren koon, korkeiden kustannusten ja suuritehoisten pumpun valonlähteiden tarpeen vuoksi perinteisten titaanisahaphiraserien levitys on kuitenkin suuresti rajoitettu.
Työpöydältä siru: Titanium -safiirilaserien tekninen harppaus
Titani -safiirilaserit ovat pitkään miehittäneet ydintutkimuksen ydinaseman erinomaisen suorituskyvyn vuoksi. Perinteiset järjestelmät ovat kuitenkin suuria ja kalliita, eivätkä ne pysty vastaamaan siirrettävyyden ja laajamittaisen integraation tarpeita. TI: Stanford -tiimin kehittämä SAOI -fotoninen alusta käyttää yhtä kristalli -ohutkalvoprosessia integroimaan titaani -safiiri eristävälle substraatille, saavuttaen kolme avainlaskua:
1. Ultra-matala kynnyslaserin värähtely
Luomalla vähähäiriöiden kuiskaus-gallery-moodin mikro-resonantti onkalo, tutkijat ovat saavuttaneet titaanisappirilaserin, joka vaatii vain Milliwatin tason pumpun teho
2. suuritehoinen optinen vahvistin
TI: SAII-aaltojohdon moodin sulkemisominaisuus on useita suuruusluokkaa korkeammat kuin perinteisten järjestelmien, jotka toteuttavat maailman ensimmäisen kiinteän tilan optisen vahvistimen, jonka toimintaaallonpituus on alle 1 mikronin. Tämä vahvistin voi vahvistaa picosekuntisia pulsseja huipputehoon 1. 0 kilowatti ilman vääristymiä.
3. Viipaloidut integroidut laserit
Tutkimusryhmä on onnistuneesti kehittänyt maailman ensimmäisen viritettävän integroidun titaanisafiirilaserin ja käyttänyt halpoja vihreitä laser-diodeja pumppaan valonlähteinä ensimmäistä kertaa. Tämän teknologisen läpimurron odotetaan toteutuvan laajamittaisen titaanisappirilaser-taulukon tarjoamalla uusia mahdollisuuksia tuleville huippuluokan optisille sovelluksille. Kvanttioptiikan ja epälineaarisen fotonian merkittävä edistys
TI: SAII -alustan kehityksen lisäksi paperiin sisältyy myös käänteisen suunnittelun optinen tekniikka, joka perustuu piikarbidi (sic) fotoniseen alustaan. Käänteinen muotoilu on mullistellut fotoniikan kentän, mikä tekee mahdolliseksi monimutkaisten rakenteiden automatisoidun kehityksen. Käänteisen suunnittelun soveltaminen epälineaarisessa fotoniikassa on kuitenkin vielä alkuvaiheessa.
Tutkijat saavuttivat kvantti- ja klassisen epälineaarisen fotonin muodostumisen piikarbidin nano-optisissa onteloissa.
Fotonisen integraation aikakausi: Kaupallisten sovellusten laajat näkymät
Tämän tutkimuksen keskeinen panos on saavuttaa titaanisappirilasertekniikan pienen kustannus ja skaalautuvuus ja skaalautuvuus tarjoamalla uusia työkaluja tieteellisille ja teollisuusyhteisöille. TI: Saoi -tekniikka näyttää laajat sovellusnäkymät monilla aloilla:
1. Optisen taajuuskambeja käytetään tarkkaan spektrianalyysiin ja metrologiaan.
2. biooptisella kuvantamisella on tärkeä rooli korkearesoluutioisessa kuvantamistekniikassa, kuten kaksifotonimikroskopialla.
3. Kvanttiviestintää ja laskentaa voidaan käyttää kvanttivalolähteinä tehokkaamman kvanttitietojen käsittelyn saavuttamiseksi.
