Les chercheurs ont créé un laser compact à mode verrouillé intégré dans une plate-forme nanophotonique capable de générer des impulsions lumineuses ultrarapides de haute puissance. Cette avancée dans la technologie MLL miniaturisée élargira considérablement les domaines d’application de la photonique. Pour améliorer une technologie qui nécessite généralement un équipement de table volumineux, QuishiGuo et ses collègues ont réduit les lasers à mode verrouillé (MLL) à la taille de puces optiques et les ont intégrés à une plate-forme nanophotonique. Les résultats de la recherche montrent que le développement de systèmes nanophotoniques ultrarapides offre de larges perspectives d’application.
Les lasers à mode verrouillé (MLL) peuvent générer des impulsions lumineuses ultracourtes et cohérentes à des vitesses extrêmement rapides, de l'ordre de la picoseconde et de la femtoseconde. Ces appareils prennent en charge de nombreuses technologies en photonique, notamment l'optique non linéaire extrême, la microscopie à deux photons et l'informatique optique.
Cependant, la plupart des MLL sont coûteuses, gourmandes en énergie et nécessitent des composants et équipements optiques discrets encombrants. En conséquence, l’utilisation de systèmes photoniques ultrarapides est souvent limitée aux expériences en laboratoire. De plus, les MLL dites « intégrées » utilisées pour piloter les plates-formes nanophotoniques souffrent de sérieuses limitations, telles qu'une faible puissance de crête et un manque de contrôlabilité.
En intégrant de manière hybride une puce d'amplificateur optique à semi-conducteur avec un nouveau circuit nanophotonique à couche mince de niobate de lithium, Guo et al. créé un MLL intégré de la taille d’une puce optique.
Selon les auteurs, ce MLL peut générer des impulsions optiques ultracourtes d'environ 4,8 picosecondes à environ 1 065 nm avec une puissance maximale d'environ 0,5 watt, ce qui en fait le MLL intégré doté de l'énergie d'impulsion de sortie et de la puissance maximale les plus élevées parmi les plates-formes nanophotoniques.
De plus, les chercheurs montrent que le taux de répétition du MLL intégré peut être ajusté dans la plage de ~ 200 MHz et que les propriétés de cohérence du laser peuvent être contrôlées avec précision, ouvrant la voie à une source de peigne de fréquence de nanophotons sur puce entièrement stable.
Référence : « Lasers ultrarapides à mode verrouillé dans le niobate de lithium nanophotonique », auteur : Qiushi Guo, Benjamin K. Gutierrez, Ryoto Sekine, Robert M. Gray, James A. Williams, Luis Ledezma, Luis Costa, Arkadev Roy, Selina Zhou, Mingchen Liu et Alireza Marandi, 9 novembre 2023, « Science ».
DOI:10.1126/science.adj5438
Source compilée : ScitechDaily