非常窄的线宽(赫兹级)激光器是原子钟和某些激光陀螺仪等仪器的核心。如此窄的线宽在其他系统(例如,激光雷达,光谱学和通信)中也可以具有更大的优势。但是,赫兹线宽激光器通常较大,昂贵且挑剔。现在,加利福尼亚理工学院(加利福尼亚州帕萨迪纳市)和安内洛光子公司(加利福尼亚州圣克拉拉市)的研究人员正在开发Q值极高的CMOS铸造制造微谐振器,从而制造出了基本噪声水平低于其的集成激光器1 Hz 2 Hz -1或等效的3 Hz线宽。带Q的微谐振器用氮化硅作为波导,二氧化硅作为包层,硅作为衬底,已经制造出大于2.6 × 10 8的薄膜和大于42,000的精细度。
研究人员在一块晶片上制造了具有30 GHz自由光谱范围(FSR)的环形谐振器和具有5 GHz和10 GHz FSR的跑道谐振器。环形谐振器的Q最高。为了展示非常窄的线宽,将商用热电冷却器控制的30 mW,1556 nm波长的分布式反馈(DFB)激光器对接耦合到谐振器芯片的总线波导,并通过向后的光散射提供足够的反馈到谐振器芯片。激光将激光频率锁定为谐振器模式。该设置允许表征不同的谐振器。观察到交钥匙克尔频率梳形成。
先前的超高Q 波导谐振器基于具有挑战性的几何形状,例如悬挂结构或很大(厘米级)的弯曲半径。相反,新的高Q 谐振器易于制造并且具有共同的几何形状。研究人员说,甚至可以达到更低的传播损耗。最终,III-V激光器与这些基于硅的谐振器的混合集成将带来大量生产这些赫兹线宽激光器的潜力。参考:W. Jin等。,arXiv:2009.07390v1 [physics.optics] (2020年9月15日)。
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