A külföldi csapatok stabilabb, hatékonyabb fésűlézereket készítenek

A közelmúltban az illumtra lézertechnológiai startup összeállt a hamburgi Német Electron Synchrotron Kutatóközponttal (DESY), hogy sikeresen együttműködjenek egy stabilabb és hatékonyabb kialakítású fésűlézer kifejlesztésében.
A fejlesztés csúcspontja egy programozható szintetizált reflexiós mikrorezonátor bemutatása, amely testreszabott befecskendezési visszacsatolást biztosít a lézer vezetéséhez. Ez a technológia jelentős előnyöket kínál a hagyományos öninjekciós zárakhoz képest, és szabványos litográfiai technikákkal állítható elő.
A fésűlézerek széles színtartományban képesek fényforrásokat kibocsátani, 100 GHz-től 1 THz-ig terjedő frekvenciatávolsággal. Ennek a technológiának az alkalmazása nagy értékű adatátvitelt jelent az optikai kommunikáció és a mesterséges intelligencia területén.
A fésűlézerek előnye az általuk kibocsátott színek tisztasága. Az olyan alkalmazásokban, mint az optikai kommunikáció, olyan lézerre van szükség, amely több tiszta színű fényt bocsát ki, és a fésűlézerek megfelelnek ennek az igénynek.
A fésűlézerek tisztaságának javítása érdekében az öninjekciós reteszelés szabványos módszerré vált az iparban. Ez a módszer gyűrűrezonátort használ a zaj kiszűrésére, a gyűrűn belüli véletlenszerű hibákból visszaverődő fényt a Rayleigh-visszaszórás révén, majd visszafecskendezik a lézerbe a reteszeléshez.
"A probléma a véletlen hibákra támaszkodva az, hogy ezek színfüggőek lehetnek, és az intenzitás nem elég erős és stabil" - mondta John Jost, a lap egyik szerzője és az Enlightenment társalapítója. "Vannak bizonyos korlátozások, különösen amikor több fényt akarunk visszavinni a lézerbe, mivel ez kritikus a hatékony injekciórögzítés eléréséhez."
A kutatás kulcsfontosságú áttörése egy olyan speciális üzemmód kialakítása volt, amely lehetővé teszi a fény irányított visszaszórását a gyűrűrezonátoron belül. Ez a mód kifejezetten egy adott színhez van optimalizálva, így biztosítva, hogy több fény kerüljön hatékonyan vissza a lézerre az injekció rögzítéséhez.
Az Illumtra fésűs lézerei integrált fényforrás-képességekkel rendelkeznek, amelyek különösen alkalmassá teszik őket optikai I/O megoldásokhoz, valamint elosztott számítási és memóriaarchitektúrákhoz.
Hatékonyságának igazolására a szerzők különféle teszteket végeztek testreszabott, különböző szerkezetű nanogyűrűs rezonátorok segítségével. Egy félvezető lézerdiódát dokkoltak egy beépített gyűrűrezonátorral ellátott fotonikus chiphez. A technikát a C-sávban validálták, de elméletileg minden távközlési sávban egyformán hatékony lehet. A tényleges rezonátor egy integrált fotonikus chipre épül, szilícium burkolat technológiával, és szilícium-nitrid fotonikus kristály gyűrűs rezonátorral van beépítve.
Jost elmondta: "Az ebben a munkában használt fotonikus integrált áramkörök ipari minőségű gyártósorokon készültek, így a technológia készen áll a nagyszabású gyártásra." Megjegyezte továbbá: "A fényszórás precíz szabályozásának képessége a lehetőségek teljesen új tárházát nyitja meg a fejlettebb tervezések számára, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy a fésűs lézer spektrumát a valós világ igényeihez igazítsuk, és így példátlan rugalmasságot tesz lehetővé."
A lézer tökéletes kombinációban használható fotonikus integrált áramkörök széles skálájával, például gyors optikai I/O egységek vagy optikai térben programozható kaputömbök építésére. A technológia jelentős hatást gyakorol majd az adatintenzív alkalmazásokra, például a generatív mesterséges intelligencia területén, és erős lendületet ad majd új számítástechnikai és memóriaarchitektúrák kifejlesztéséhez is.