EPFL と IBM の科学者は、ニオブ酸リチウムと窒化ケイ素を組み合わせて、低周波ノイズと高速波長チューニングを提供する画期的なハイブリッド統合チューナブル レーザーを作成しました。 この新しいレーザーは、特性の独自の組み合わせにより、LiDAR、テレコミュニケーション、および量子コンピューティングで有望なアプリケーションを持っています。
EPFL と IBM の研究者は、光学測距技術に革命をもたらす可能性のある新しいレーザーを作成しました。 このレーザーは、デバイスを透過する光の周波数または強度を調整するために、光変調器で頻繁に使用される材料であるニオブ酸リチウムで構成されています。
ニオブ酸リチウムは、大量の光パワーを管理する能力と高い「ポッケルス係数」で高く評価されています。 これにより、電場が印加されたときに材料の光学特性を変化させることができます。
研究者は、ニオブ酸リチウムと窒化ケイ素を組み合わせることで画期的な成果を上げ、これにより、新しいタイプのハイブリッド統合チューナブルレーザーを製造することができました。 これを行うために、チームは EPFL で窒化ケイ素に基づく光用の集積回路 (「フォトニック集積回路」) を製造し、IBM でそれらをニオブ酸リチウム ウエハーと接合しました。
研究で開発されたチップ。 クレジット: Grigorii Likhachev (EPFL)
このアプローチにより、低周波ノイズ (レーザーの周波数がどれだけ安定しているかの尺度) を備えたレーザーが生成され、同時に高速波長チューニングが行われました。これは、光検出および測距 (LiDAR) アプリケーションで使用されるレーザーにとって優れた品質です。 次に、レーザーを使用して高精度で距離を測定する光学測距実験を行いました。
統合レーザーを超えて、ハイブリッド プラットフォームは、電気通信用の統合トランシーバーやマイクロ波光トランスデューサーを実現する可能性を秘めています。[{” attribute=””>quantum computing.
“What is remarkable about the result is that the laser simultaneously provides low phase noise and fast petahertz-per-second tuning, something that has never before been achieved with such a chip-scale integrated laser,” says Professor Tobias J. Kippenberg, who led the EPFL side of the project.
Reference: “Ultrafast tunable lasers using lithium niobate integrated photonics” by Viacheslav Snigirev, Annina Riedhauser, Grigory Lihachev, Mikhail Churaev, Johann Riemensberger, Rui Ning Wang, Anat Siddharth, Guanhao Huang, Charles Möhl, Youri Popoff, Ute Drechsler, Daniele Caimi, Simon Hönl, Junqiu Liu, Paul Seidler and Tobias J. Kippenberg, 15 March 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05724-2
The study was funded by the Horizon 2020 Framework Programme, the Swiss National Science Foundation, and the Air Force Office of Scientific Research.
The chip samples were fabricated in the EPFL center of MicroNanoTechnology (CMi) and the Binnig and Rohrer Nanotechnology Center (BRNC) at IBM Research.