Дослідники з EPFL і IBM створили новий лазер, який може революціонізувати технологію оптичного визначення дальності. Цей лазер виготовлено з ніобату літію, матеріалу, який часто використовується в оптичних модуляторах для регулювання частоти або інтенсивності світла, що проходить через пристрій.
Ніобат літію високо цінується за його здатність керувати великою оптичною потужністю та високий «коефіцієнт Поккельса». Це дозволяє матеріалу змінювати свої оптичні властивості, коли до нього прикладається електричне поле.
Дослідники досягли свого прориву, поєднавши ніобат літію з нітридом кремнію, що дозволило їм створити новий тип гібридного інтегрованого регульованого лазера. Для цього команда виготовила інтегральні схеми для світла («фотонні інтегральні схеми») на основі нітриду кремнію в EPFL, а потім з’єднала їх із пластинами ніобату літію в IBM.
Чіп, розроблений у дослідженні. Авторство зображення: Григорій Ліхачов (EPFL)
Цей підхід створив лазер із низькочастотним шумом (показником стабільності частоти лазера) і водночас зі швидким налаштуванням довжини хвилі – обидві чудові якості для лазера, який використовується для виявлення світла та вимірювання дальності (LiDAR). Потім вони провели експеримент з оптичним визначенням відстані, де використовували лазер для вимірювання відстані з високою точністю.
Крім інтегрованих лазерів, гібридна платформа має потенціал для реалізації інтегрованих приймачів для телекомунікацій, а також мікрохвильових оптичних перетворювачів для використання у квантових обчисленнях.
«Що дивовижне в результатах, так це те, що лазер одночасно забезпечує низький фазовий шум і швидке налаштування петагерц за секунду, чого ніколи раніше не було досягнуто за допомогою такого інтегрованого лазера в масштабі чіпа», — говорить професор Тобіас Дж. Кіппенберг, який очолював частину проєкту EPFL.