Foi construído um laser integrado em um substrato de niobato de lítio, para aplicações em telecomunicações.
Fonte: Phys.org (Traduzido para o Português)
Apesar de todos os avanços recentes em circuitos fotônicos de niobato de lítio integrados, de conversores e pentes de frequência a moduladores, um componente permaneceu frustrantemente difícil de integrar: lasers.
Redes de comunicações de longa distância, interconexões óticas de data center e sistemas fotônicos de micro-ondas, dependem de lasers para gerar uma portadora ótica para transmissão de dados. Na maioria dos casos, os lasers são dispositivos separados, externo aos moduladores, tornando todo o sistema mais caro e menos estável e escalável.
Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard Jonh A. Paulson (SEAS), em colaboração com parceiros da indústria da Freedom Photonics and HyperLight Corporation, desenvolveram o primeiro laser integrado de alta potência em um chip de niobato de lítio, abrindo o caminho para sistema de telecomunicações de alta potência, espectrômetros altamente integrados, sensoriamento ótico remoto e conversão eficiente de frequência para redes quânticas, entre outras aplicações.
“Fotônica integrada de niobato de lítio é uma plataforma promissora para o desenvolvimento de sistemas óticos de alto desempenho em escala de chip, mas colocar um laser dentro de um chip de niobato de lítio provou ser um dos maiores desafios de projeto”, disse Marko Loncar, professor de Engenharia Elétrica e Física Aplicada do SEAS e autor sênior do estudo. “Nesta pesquisa, nós usamos todos os truques e técnicas de nanofabricação aprendidas de desenvolvimentos anteriores de fotônica integrada de niobato de lítio, para superar estes desafios e alcançar a meta de integrar um laser de alta potência em uma plataforma de filme fino de niobato de lítio.
A pesquisa foi publicada no jornal Optica.
Loncar e sua equipe usaram pequenos, mas poderosos laser de realimentação distribuída para o chip integrado. No chip, os lasers ficam em pequenos poços ou trincheiras gravados no niobato de lítio e fornecem potência ótica de 60 miliwatts em guias de onda fabricadas na mesma plataforma. Os pesquisadores combinaram o laser com um modulador eletro-ótico de 50 Gigahertz em niobato de lítio para construir um transmissor de alta potência.
“Integrando lasers plug-and-play de alto desempenho poderia significativamente reduzir o custo, a complexidade e o consumo de potência de futuros sistemas de comunicação”, disse Amirhassan Shams-Ansari, um estudante graduado da SEAS e primeiro autor do estudo. “É um bloco de construção que pode ser integrado em sistemas óticos maiores para uma gama de aplicações em sensoriamento, LIDAR e telecomunicações.”
Combinando dispositivos de filme fino de niobato de lítio com lasers de alta potência usando um processo industrial, esta pesquisa representa um passo fundamental para redes óticas e matrizes de transmissores de grande escala, baixo custo e alto desempenho. A equipe procura aumentar a potência do laser e a escalabilidade para mais aplicações.
Esta é mais uma aplicação do lítio e do nióbio, dois elementos muito importantes para as tecnologias modernas, sobre os quais já foram escritos posts.
