가시 광선 레이저는 칩 스케일로 축소됩니다.

미국의 연구원들은 광자 칩에 들어갈 수 있을 만큼 충분히 작은 최초의 고성능 조정 가능 좁은 선폭 가시 광선 레이저를 만들었습니다. Columbia University School of Engineering and Applied Science의 팀이 개발한 새로운 레이저는 전자기 스펙트럼의 빨간색 부분보다 짧은 파장에서 작동하며 양자 광학, 바이오 이미징 및 레이저 디스플레이와 같은 기술에 사용될 수 있습니다.

“지금까지 우리가 개발한 것과 유사한 성능을 가진 레이저는 벤치탑 크기에 가격이 비싸 휴대용 원자시계, AR/VR(증강현실 및 가상현실) 장치와 같은 고충격 기술에 적합하지 않았습니다.”라고 설명합니다. 마테우스 코라토 자나렐라, 회원 Michal Lipson의 나노포토닉스 그룹 컬럼비아에서. "우리 작업에서 통합 포토닉스를 사용하여 복잡한 레이저 시스템의 크기를 크게 줄일 수 있는 방법을 보여줍니다."

통합 포토닉스는 이미 데이터 통신, 이미징, 감지 및 생체 의학 장치와 같은 애플리케이션을 위해 조명을 제어하는 ​​방식에 혁명을 일으켰다고 그는 덧붙입니다. 마이크로 및 나노 스케일 구성 요소를 사용하여 빛을 라우팅하고 형성함으로써 이제 전체 광학 시스템을 손가락 끝에 들어갈 수 있는 물체로 축소할 수 있습니다. 그러나 엄청난 발전에도 불구하고 고성능 칩 스케일 레이저가 부족하여 완전한 소형화를 위한 핵심 구성 요소가 아직 도달하지 못하고 있습니다.

적색보다 짧은 파장의 조정 가능하고 좁은 선폭의 빛

컬럼비아의 새로운 온칩 레이저 플랫폼은 통합 레이저 플랫폼의 가장 작은 공간과 가장 짧은 파장(404nm)으로 빨간색보다 짧은 파장에서 조정 가능하고 좁은 선폭 빛을 시연하는 최초의 제품입니다. 이것은 광원으로서 상업용 Fabry-Perot 레이저 다이오드와 미크론 크기의 실리콘 질화물 공진기가 있는 광자 집적 칩(PIC)으로 구성됩니다. 후자의 구성 요소는 자체 주입 잠금으로 알려진 물리적 프로세스를 통해 레이저 방출을 단일 주파수로 수정하고 쉽게 조정할 수 있으며 선폭이 좁도록 설계되었습니다. 이 PIC가 없으면 장치는 여러 파장에서 방출하고 쉽게 조정할 수 없습니다.

"각 레이저 다이오드는 원래 다양한 색조의 불순한 빛을 방출하며 우리는 그 방출을 '정화'하도록 PIC를 설계했습니다."라고 Zanarella는 말합니다. 물리 세계. "다이오드와 칩을 결합하면 PIC에서 제공하는 선택적이고 제어 가능한 광학 피드백으로 인해 레이저가 여러 음영 대신 고순도의 단일 색상을 방출합니다."

하이엔드 애플리케이션

연구원들은 근자외선에서 근적외선까지 정확하고 빠른 방식으로 최대 267페타헤르츠/초의 순수한 빛을 생성하고 제어할 수 있다고 말합니다. 이러한 빛은 필요한 레이저 소스의 크기 때문에 이전에는 불가능했던 휴대용 원자 시계와 같은 고급 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 다른 잠재적인 응용 분야에는 양자 정보, 바이오센싱, 수중 레이저 범위(LiDAR) 및 Li-Fi(가시광선 통신)가 포함됩니다.

초단파 가시 광선 펄스가 쉬워졌습니다.

Zanarella는 "이 작업에서 흥미로운 점은 통합 포토닉스의 힘을 사용하여 고성능 가시 레이저가 벤치탑이어야 하고 수만 달러의 비용이 든다는 기존 패러다임을 깨뜨렸다는 것입니다."라고 말합니다. “지금까지는 조정 가능하고 좁은 선폭의 가시 레이저가 필요한 기술을 축소하고 대량 배포하는 것이 불가능했습니다. 주목할만한 예는 단일 시스템에서 여러 색상의 고성능 레이저를 요구하는 양자 광학입니다. 우리는 우리의 발견이 기존 기술과 새로운 기술을 위한 완전히 통합된 가시 광선 시스템을 가능하게 할 것으로 기대합니다.”

컬럼비아 연구원들은 이제 칩 크기 레이저를 실제 응용 분야에 쉽게 배치할 수 있는 독립형 장치로 전환하려고 합니다. 그들은 또한 그들의 기술에 대한 특허를 출원했습니다. 자연 Photonics.

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• 출처: https://physicsworld.com/a/visible-light-lasers-shrink-to-chip-scale/