Láseres rápidos y ajustables que utilizan fotónica integrada de niobato de litio

Hacer que los láseres sean más pequeños y más capaces de alternar rápidamente entre frecuencias, sin dejar de permanecer dentro de una banda estrecha, es una parte esencial para reducir el costo de tecnologías como LiDAR y la comunicación óptica. Gran parte del desafío aquí radica, comprensiblemente, en encontrar los materiales adecuados que permitan un láser que incorpore todas estas propiedades.

Aquí, un estudio reciente de [Viacheslav Snigirev] y sus colegas (nota de prensa) demuestra cómo la combinación de las propiedades del niobato de litio (LiNbO3) con las del nitruro de silicio (Si3N4) en una pila de obleas híbrida (Si3N4)-LiNbO3 permite una tecnología basada en InP. fuente láser que se modulará en el circuito fotónico grabado para lograr las propiedades de salida deseadas.

Gran parte de la estabilidad de la modulación se logra mediante el bloqueo de la autoinyección láser a través de las estructuras del microresonador en el chip híbrido. Estos proporcionan una retrorreflexión óptica que obliga al diodo láser a resonar a una frecuencia específica, proporcionando el bloqueo de frecuencia. Lo que permite la rápida sintonización de frecuencia es que ésta está determinada por el voltaje aplicado en la estructura del microresonador a través de los electrodos formados.

Con una demostración de LiDAR en el artículo que utiliza uno de estos circuitos híbridos, se demuestra que el enfoque de unión directa de oblea funciona bien y se brindan una serie de sugerencias de optimización. Como ocurre con todos estos estudios, se basan en años de investigaciones previas a medida que se encuentran problemas y se sugieren y prueban soluciones. Parecería que las estructuras de película delgada de LiNbO3 están encontrando actualmente aplicaciones muy útiles en fotónica.

(Imagen de encabezado: pila de Si3N4-LiNbO3 que forma el láser integrado e integrado en la configuración de prueba (d). (Crédito: Snigirev et al., 2023)