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Micropinas láser de solitón heterogéneamente integradas sobre silicio

Peines de frecuencia de viruta

La realización de peines de frecuencia óptica, fuentes de luz con frecuencias espaciadas con precisión en un amplio espectro de longitudes de onda, en microrresonadores dieléctricos ha afectado a una variedad de aplicaciones, desde la obtención de imágenes hasta la medición de tiempo de precisión y la metrología. Xiang et al. demuestran que todo el sistema, el sistema de bombeo láser y los microrresonadores generadores de peine se pueden combinar en una plataforma integrada basada en silicio. La compatibilidad con los métodos de fabricación de fundición permitirá que esta innovación tenga un gran impacto en las comunicaciones coherentes, las interconexiones ópticas y la generación de microondas de bajo ruido.

La ciencia, abh2076, este número p. 99

Resumen

La fotónica sobre silicio permite la integración a escala de una oblea de funcionalidades ópticas en un chip. Los peines de frecuencia láser basados ​​en silicio pueden proporcionar fuentes integradas de líneas láser mutuamente coherentes para transceptores de terabit por segundo, detección y alcance de luz coherente en paralelo o procesamiento de señales asistido por fotones. Presentamos micropinas láser de solitón heterogéneamente integradas que combinan láseres semiconductores de fospuro de indio / silicio (InP / Si) y nitruro de silicio de pérdida ultrabaja (Si3NO4) microrresonadores sobre un sustrato de silicio monolítico. Se pueden producir miles de dispositivos a partir de una sola oblea utilizando técnicas complementarias compatibles con semiconductores de óxido de metal. Utilizando el control eléctrico en chip de la fase óptica relativa del microrresonador láser, estos dispositivos pueden producir microespines de un solo solitón con una tasa de repetición de 100 gigahercios. Además, observamos una reducción en el ruido de la frecuencia del láser debido al bloqueo de autoinyección del láser InP / Si en el Si3NO4 microrresonador. Nuestro enfoque proporciona un camino para la fabricación de alto volumen y bajo costo de peines de frecuencia basados ​​en chips de línea baja para transceptores de alta capacidad de próxima generación, centros de datos, plataformas espaciales y móviles.

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