最近、米国のスタンフォード大学の研究チームは、博士論文：チタン：オンチップレーザーおよびアンプ用のサファイアオンインシュレーターフォトニクスの完成に成功しました。結果は、新しいプロセス：チタン：サファイアフォトニクスを導入しました。これは、オンチップの低閾値レーザーと高電力レーザー増幅を達成でき、将来の高速コンピューティング、データ通信、光学センサーの開発に新しい可能性を提供します。
研究の背景
レーザー技術の開発は、科学的研究と産業用途で重要な役割を果たしてきました。特に、チタンサファイア（チタン：サファイア、TI：サファイア）レーザーは、光周波数櫛、2光子顕微鏡検査、および超幅帯域幅と調整可能な範囲のために量子光学実験で広く使用されています。ただし、サイズが大きく、コストが高く、高出力ポンプ光源の必要性があるため、従来のチタンサファイアレーザーの適用は非常に限られています。
デスクトップからチップまで：チタンサファイアレーザーの技術の飛躍
Titanium Sapphireレーザーは、優れたパフォーマンスのために、科学研究の中心的な地位を長い間占領してきました。ただし、従来のシステムは大きくて高価であり、携帯性と大規模な統合のニーズを満たすことはできません。 Ti：Saoi Photonicプラットフォームは、スタンフォードチームによって開発されました。単一結晶薄膜プロセスを使用して、断熱基質にチタンサファイアを統合し、3つの重要なブレークスルーを達成します。
1。超低閾値レーザー振動
低下のささやき声モードのマイクロ共鳴キャビティを作成することにより、研究者はミリワットレベルのポンプ電力のみを必要とするチタンサファイアレーザーを達成しました
2。高出力光アンプ
Ti：Saoi導波路のモード閉じ込め能力は、従来のシステムのモード能力よりも数桁高いものであり、動作波長が1ミクロン未満の世界初の固体光学アンプを実現しています。このアンプは、ピコ秒パルスを歪みなしで1。0キロワットのピーク電力に増幅することができます。
3。調整可能な積分レーザー
研究チームは、世界初の調整可能な統合されたチタンサファイアレーザーの開発に成功し、低コストの緑色のレーザーダイオードを初めてポンプ光源として使用しました。この技術的ブレークスルーは、大規模なチタンサファイアレーザーアレイを実現し、将来のハイエンド光学アプリケーションに新しい可能性を提供することが期待されています。量子光学と非線形フォトニクスの大きな進歩
TI：SAOIプラットフォームの開発に加えて、この論文には、炭化シリコン（SIC）フォトニックプラットフォームに基づく逆設計光学技術も含まれます。逆設計により、フォトニクスの分野に革命があり、複雑な構造の自動開発が可能になりました。ただし、非線形フォトニクスにおける逆設計の適用はまだ初期段階です。
研究者は、炭化シリコンナノ光学腔で量子および古典的な非線形光子生成を達成しました。
フォトニック統合の時代：商業アプリケーションの幅広い見通し
この研究の中心的な貢献は、チタンサファイアレーザー技術の小型化、低コスト、スケーラビリティを達成することであり、科学および産業コミュニティに新しいツールを提供します。 TI：SAOIテクノロジーは、多くの分野で幅広いアプリケーションの見通しを示しています。
1.光周波数櫛は、高精度のスペクトル分析とメトロロジーに使用されます。
2。バイオ光学的イメージングは、2光子顕微鏡などの高解像度イメージング技術において重要な役割を果たします。
3.量子通信とコンピューティングは、より効率的な量子情報処理を実現するための量子光源として使用できます。
