Utenlandske team bygger mer stabile, effektive kamlasere

Nylig slo laserteknologi-oppstarten illumtra seg sammen med det tyske forskningssenteret for elektronsynkrotron (DESY) i Hamburg for å samarbeide om utviklingen av en kamlaser som er mer stabil og effektiv i design.
Høydepunktet i denne utviklingen er deres demonstrasjon av en mikroresonator med programmerbare syntetiserte refleksjoner som gir tilpasset injeksjonsfeedback for å drive laseren. Denne teknologien gir betydelige fordeler i forhold til konvensjonelle selvinjeksjonslåser og kan produseres ved bruk av standard litografiteknikker.
Kamlaserne er i stand til å sende ut lyskilder i et bredt spekter av farger med frekvensavstander fra 100 GHz til 1 THz. Anvendelsen av denne teknologien er av stor verdi for dataoverføring innen optisk kommunikasjon og kunstig intelligens.
Fordelen med kamlasere er renheten til fargene de sender ut. I applikasjoner som optisk kommunikasjon er det behov for en laser som kan sende ut flere rene lysfarger, og kamlasere dekker dette behovet.
For å forbedre renheten til kamlasere har selvinjeksjonslåsing blitt en standardmetode i bransjen. Denne metoden bruker en ringresonator for å filtrere ut støy, forårsaker at lys reflekteres tilbake fra tilfeldige defekter i ringen gjennom Rayleigh-tilbakespredning, og injiseres tilbake i laseren for låsing.
"Problemet med å stole på tilfeldige defekter er at de kan være fargeavhengige og intensiteten er ikke sterk og stabil nok," sa John Jost, en av avisens forfattere og medgründer av Enlightenment, "Det er noen begrensninger, spesielt når vi ønsker å sette mer lys tilbake i laseren, da dette er avgjørende for å oppnå effektiv injeksjonslåsing."
Nøkkelgjennombruddet i denne forskningen var utformingen av en spesiell modus som muliggjør retningsbestemt tilbakespredning av lys i ringresonatoren. Denne modusen er optimalisert spesifikt for en bestemt farge, og sikrer at mer lys sendes effektivt tilbake til laseren for injeksjonslåsing.
Illumtras kamlasere har integrerte lyskildeegenskaper som gjør dem spesielt egnet for optiske I/O-løsninger og distribuerte databehandlings- og minnearkitekturer.
For å validere effektiviteten utførte forfatterne en rekke tester ved å bruke tilpassede nano-ringresonatorer med forskjellige strukturer. De dokket en halvlederlaserdiode til en fotonisk brikke med en integrert ringresonator. Teknikken ble validert i C-båndet, men kunne teoretisk sett være like effektiv i alle telekombånd. Selve resonatoren er bygget på en integrert fotonisk brikke ved bruk av silisiumkledningsteknologi og innebygd med en fotonisk krystallringresonator av silisiumnitrid.
Jost sa: "De fotoniske integrerte kretsene som ble brukt i dette arbeidet ble produsert på produksjonslinjer av industriell kvalitet, så teknologien er klar for storskala produksjon." Han bemerket videre, "Denne evnen til nøyaktig å kontrollere lysspredning åpner opp et helt nytt utvalg av muligheter for mer avanserte design, som vil tillate oss å tilpasse kamlaserspekteret for å møte virkelige behov, noe som muliggjør enestående fleksibilitet."
Laseren kan brukes i perfekt kombinasjon med et bredt spekter av fotoniske integrerte kretser, for eksempel for å bygge raske optiske I/O-enheter eller optiske feltprogrammerbare gate-arrayer. Teknologien vil ha en betydelig innvirkning på dataintensive applikasjoner, for eksempel innen generativ kunstig intelligens, og vil også gi en sterk drivkraft for utviklingen av nye databehandlings- og minnearkitekturer.