(2) Прорывный фотонный кремниевый чип
Новое исследование, проведенное доктором Иоганном Рименсбергером в группе Киппенберга, позволило решить эту проблему путем разработки усилителя бегущей волны на основе фотонной интегральной схемы, работающей в непрерывном режиме. "Наши результаты - это кульминация более чем 10-летних исследований в области интегральной нелинейной фотоники и стремления к дальнейшему снижению потерь в волноводах", - говорит Рименсбергер.
Исследователи использовали фотонную интегральную схему из нитрида кремния со сверхнизкими потерями. Длина конструкции более 2 м. На ее основе создан усилитель бегущей волны на фотонном чипе размером 2х5 кв.мм. Микросхема работает в непрерывном режиме и обеспечивает чистое усиление 7дБ на кристалле и 2дБ "волокно-волокно" в диапазонах, используемых для связи. Параметрическое усиление на кристалле с чистым усилением в нитриде кремния также было недавно достигнуто группами Виктора Торрес-Компани и Питера Андрексона из Университета Чалмерса.
В будущем команда может использовать точное управление литографом для оптимизации дисперсии размеров волновода с тем, чтобы обеспечивалось параметрическое усиление в полосе более 200 нм. А поскольку потери на поглощение в нитриде кремния очень малы (около 0,15 дБ/м), дальнейшая оптимизация изготовления может повысить максимальное параметрическое усиление чипа за пределы 70 дБ при мощности накачки всего 750 мВт, что превышает производительность лучших волоконно-оптических усилителей.
"Области применения таких усилителей безграничны", - говорит Киппенберг. "От оптической связи, где можно было бы расширить полосы обработки сигнала за пределы типичных телекоммуникационных диапазонов, до создания лазеров среднего инфракрасного или видимого диапазона с усилением сигнала, а также LiDAR или других приложений, где лазеры используются для исследования, восприятия и опроса классических или квантовых сигналов".
Источник: Иоганн Рименсбергер, Цзюньцю Лю, Николай Кузнецов, Цзицзюнь Хэ, Руй Нин Ван, Тобиас Дж. Киппенберг. Параметрический усилитель непрерывной бегущей волны на основе фотонных чипов. Nature, 30 ноября 2022.
фото: Tobias Kippenberg (EPFL)
eurekalert.org - источник
#фотоника #фотонныекремниевыечипы
Новое исследование, проведенное доктором Иоганном Рименсбергером в группе Киппенберга, позволило решить эту проблему путем разработки усилителя бегущей волны на основе фотонной интегральной схемы, работающей в непрерывном режиме. "Наши результаты - это кульминация более чем 10-летних исследований в области интегральной нелинейной фотоники и стремления к дальнейшему снижению потерь в волноводах", - говорит Рименсбергер.
Исследователи использовали фотонную интегральную схему из нитрида кремния со сверхнизкими потерями. Длина конструкции более 2 м. На ее основе создан усилитель бегущей волны на фотонном чипе размером 2х5 кв.мм. Микросхема работает в непрерывном режиме и обеспечивает чистое усиление 7дБ на кристалле и 2дБ "волокно-волокно" в диапазонах, используемых для связи. Параметрическое усиление на кристалле с чистым усилением в нитриде кремния также было недавно достигнуто группами Виктора Торрес-Компани и Питера Андрексона из Университета Чалмерса.
В будущем команда может использовать точное управление литографом для оптимизации дисперсии размеров волновода с тем, чтобы обеспечивалось параметрическое усиление в полосе более 200 нм. А поскольку потери на поглощение в нитриде кремния очень малы (около 0,15 дБ/м), дальнейшая оптимизация изготовления может повысить максимальное параметрическое усиление чипа за пределы 70 дБ при мощности накачки всего 750 мВт, что превышает производительность лучших волоконно-оптических усилителей.
"Области применения таких усилителей безграничны", - говорит Киппенберг. "От оптической связи, где можно было бы расширить полосы обработки сигнала за пределы типичных телекоммуникационных диапазонов, до создания лазеров среднего инфракрасного или видимого диапазона с усилением сигнала, а также LiDAR или других приложений, где лазеры используются для исследования, восприятия и опроса классических или квантовых сигналов".
Источник: Иоганн Рименсбергер, Цзюньцю Лю, Николай Кузнецов, Цзицзюнь Хэ, Руй Нин Ван, Тобиас Дж. Киппенберг. Параметрический усилитель непрерывной бегущей волны на основе фотонных чипов. Nature, 30 ноября 2022.
фото: Tobias Kippenberg (EPFL)
eurekalert.org - источник
#фотоника #фотонныекремниевыечипы
EurekAlert!
Photonics chip allows light amplification
Scientists at EPFL have developed photonic integrated circuits that demonstrated a new principle of light amplification on a silicon chip. It can be employed for optical signals like those used in Lidar, trans-oceanic fiber amplifiers or in data center t…