Lazè yo te revolusyone mond lan depi ane 1960 yo epi kounye a se zouti endispansab pou aplikasyon modèn ki sòti nan operasyon dènye kri ak fabrikasyon presizyon nan transmisyon done fib optik.
Men, kòm demann pou aplikasyon lazè ap grandi, se konsa tou fè defi yo. Pou egzanp, gen yon mache k ap grandi pou lazè fib, ki kounye a yo itilize prensipalman nan koupe endistriyèl, soude ak aplikasyon pou make.
Lazè fib sèvi ak fib optik dope ak eleman latè ki ra (èrbyòm, itèrbyòm, neyodim, elatriye) kòm sous optik genyen (pati a ki pwodui limyè lazè a). Lazè fib emèt travès bon jan kalite ak pouvwa pwodiksyon segondè, efikasite segondè, antretyen ki ba, durability, epi yo tipikman pi piti pase lazè gaz. Lazè fib yo tou "estanda lò" pou bri faz ki ba, ki vle di ke travès yo ka estab sou peryòd tan ki long.
Malgre sa, gen yon demann k ap grandi pou miniaturizasyon nan lazè fib chip-echèl. Lazè fib ki baze sou Erbium yo nan enterè patikilye paske yo satisfè tout kondisyon yo pou kenbe koerans lazè a ak estabilite wo. Sepandan, ki jan yo kenbe pèfòmans nan lazè fib sou ti balans te yon defi pou lazè fib miniaturized.
Kounye a, syantis ki te dirije pa Doktè Yang Liu ak Pwofesè Tobias Kippenberg nan EPFL te fabrike premye lazè gid ond ki entegre chip-entegre erbium-doped ak pèfòmans ki toupre sa yo ki nan lazè fib, pandan y ap konbine sèvis piblik la nan tunability laj longèdonn ak chip-echèl fotonik. entegrasyon. Etid la te pibliye nan Nature Photonics.
Bati lazè chip-echèl
Chèchè yo te devlope lazè erbium chip-echèl lè l sèvi avèk pwosesis fabrikasyon dènye modèl yo. Yo premye konstwi yon kavite optik yon mèt longè sou-chip (yon seri miwa ki bay fidbak optik) ki baze sou yon sikwi entegre fotonik nitrure Silisyòm ki ba pèt.
Doktè Yang Liu te di, "Malgre gwosè a chip kontra enfòmèl ant, nou te kapab konsepsyon kavite lazè a yo dwe yon mèt longè gras a entegrasyon nan resonator microvia sa yo, ki efektivman pwolonje chemen an optik san yo pa fizikman elaji aparèy la."
Lè sa a, ekip la te implanté yon gwo konsantrasyon iyon erbium nan kous la pou jenere oaza aktif mwayen benefis ki nesesè pou lasing. Finalman, yo entegre kous la ak yon lazè semi-conducteurs ki ponpe Gwoup III-V pou eksite iyon yo erbyòm pou emèt limyè epi pwodui yon reyon lazè.
Pou rafine pèfòmans lazè a epi reyalize kontwòl egzak longèdonn, chèchè yo te envante yon konsepsyon inovatè intracavity ki gen yon filtè ki baze sou Vernier mikropore, yon filtè optik ki pèmèt seleksyon yon frekans optik espesifik.
Filtè sa a pèmèt akor dinamik longèdonn lazè a sou yon pakèt longèdonn, sa ki fè li versatile ak apwopriye pou yon gran varyete aplikasyon. Konsepsyon sa a sipòte lazè sèl-mòd ki estab ak yon lajè entèn enpresyonan etwat sèlman 50 Hz.
Li tou prezante siyifikatif bò-mòd repwesyon, kote lazè a kapab emèt limyè nan yon sèl, frekans ki estab pandan y ap minimize entansite a nan lòt frekans ("mòd bò"). Sa a asire pwodiksyon "pwòp" ak ki estab atravè tout seri espèk la pou aplikasyon pou gwo presizyon.
Imaj optik nan yon lazè entegre ibrid ki baze sou yon sikwi entegre fotonik èrbyòm-dope, ki ofri koerans nan yon lazè fib ak tunability frekans deja irealizabl.
Pouvwa, presizyon, estabilite ak bri ki ba
Lazè fib erbium chip-echèl la gen yon pouvwa pwodiksyon ki gen plis pase 10 mW ak yon rapò rejè bò-mòd ki gen plis pase 70 dB, ki se siperyè anpil sistèm konvansyonèl yo.
Li gen tou yon lajè liy trè etwat, ki vle di ke limyè a li emèt se trè pi ak ki estab, ki enpòtan pou aplikasyon aderan tankou deteksyon, jiroskop, LIDAR ak metroloji frekans optik.
Filtè Vernier ki baze sou mikwo-ouvèti a pèmèt lazè a gen yon tunability longèdonn lajè nan 40 nm nan tou de C-band ak L-band (ranje longèdonn yo itilize pou telecom), depase lazè fib konvansyonèl nan tou de akor ak Spike espèk ki ba. metrik ("spikes" yo se frekans vle), pandan y ap an menm tan an konpatib ak aktyèl pwosesis fabrikasyon semi-conducteurs rete konpatib.
Lazè pwochen jenerasyon
Miniaturize ak entegre lazè fib èrbyòm nan aparèy chip-echèl diminye pri jeneral yo, sa ki pèmèt yo dwe itilize nan sistèm pòtab, trè entegre nan telekominikasyon, dyagnostik medikal ak elektwonik konsomatè.
Li kapab tou diminye teknoloji optik pou yon varyete lòt aplikasyon, tankou LIDAR, fotonik mikwo ond, sentèz frekans optik ak kominikasyon espas lib.
