Baru-baru ini, pasukan penyelidikan di Stanford University di Amerika Syarikat berjaya menyelesaikan disertasi doktor: Titanium: Sapphire-on-Insulator Photonics untuk laser dan penguat cip. Hasilnya memperkenalkan proses baru: Titanium: Sapphire Photonics, yang dapat mencapai laser ambang rendah dan amplifikasi laser kuasa tinggi, menyediakan kemungkinan baru untuk pembangunan pengkomputeran berkelajuan tinggi, komunikasi data dan sensor optik pada masa akan datang.
Latar belakang penyelidikan
Perkembangan teknologi laser telah memainkan peranan penting dalam penyelidikan saintifik dan aplikasi perindustrian. Khususnya, laser Titanium Sapphire (Titanium: Sapphire, Ti: Sapphire) digunakan secara meluas dalam sikat frekuensi optik, mikroskopi dua foton dan eksperimen optik kuantum kerana jalur lebar dan jalur jalur ultra-lebarnya. Walau bagaimanapun, disebabkan saiznya yang besar, kos yang tinggi dan keperluan untuk sumber cahaya pam kuasa tinggi, penggunaan laser sapphire titanium tradisional sangat terhad.
Dari Desktop ke Cip: Lompatan Teknologi Laser Titanium Sapphire
Laser Titanium Sapphire telah lama menduduki kedudukan teras dalam penyelidikan saintifik kerana prestasi cemerlang mereka. Walau bagaimanapun, sistem tradisional adalah besar dan mahal, dan tidak dapat memenuhi keperluan mudah alih dan integrasi berskala besar. Ti: Platform fotonik SAOI yang dibangunkan oleh pasukan Stanford menggunakan proses filem kristal nipis tunggal untuk mengintegrasikan Titanium Sapphire pada substrat penebat, mencapai tiga kejayaan utama:
1. Osilasi laser ambang ultra-rendah
Dengan mewujudkan rongga mikro-resonan yang berbisik-bisikan rendah, penyelidik telah mencapai laser sapphire titanium yang hanya memerlukan kuasa pam peringkat milliwatt
2. Penguat optik kuasa tinggi
Keupayaan pengasingan mod Ti: Saoi Waveguide adalah beberapa pesanan magnitud yang lebih tinggi daripada sistem tradisional, menyedari penguat optik keadaan pepejal pertama di dunia dengan panjang gelombang operasi di bawah 1 mikron. Penguat ini dapat menguatkan pulsa picosecond ke kuasa puncak 1. 0 kilowatt tanpa herotan.
3. Laser bersepadu
Pasukan penyelidikan telah berjaya membangunkan laser Titanium Sapphire bersepadu yang pertama di dunia dan menggunakan diod laser hijau kos rendah sebagai sumber cahaya pam untuk kali pertama. Kejayaan teknologi ini dijangka merealisasikan susunan laser Titanium Sapphire berskala besar, menyediakan kemungkinan baru untuk aplikasi optik mewah masa depan. Kemajuan utama dalam optik kuantum dan fotonik bukan linear
Sebagai tambahan kepada pembangunan platform Ti: SAOI, kertas itu juga melibatkan teknologi optik reka bentuk songsang berdasarkan platform fotonik silikon karbida (SIC). Reka bentuk songsang telah merevolusikan bidang fotonik, menjadikan perkembangan automatik struktur kompleks mungkin. Walau bagaimanapun, penggunaan reka bentuk songsang dalam fotonik tak linear masih di peringkat awal.
Para penyelidik mencapai generasi foton kuantum dan klasik nonlinear dalam rongga nano-optik karbida silikon.
Era integrasi fotonik: prospek luas untuk aplikasi komersial
Sumbangan teras penyelidikan ini adalah untuk mencapai pengurangan, kos rendah dan skalabiliti teknologi laser sapphire titanium, menyediakan alat baru untuk komuniti saintifik dan perindustrian. TI: Teknologi SAOI menunjukkan prospek aplikasi yang luas dalam banyak bidang:
1. Sikat kekerapan optik digunakan untuk analisis spektrum dan metrologi yang tinggi.
2. Pencitraan bio-optik memainkan peranan penting dalam teknologi pengimejan resolusi tinggi seperti mikroskopi dua foton.
3. Komunikasi dan pengkomputeran kuantum boleh digunakan sebagai sumber cahaya kuantum untuk mencapai pemprosesan maklumat kuantum yang lebih cekap.
