リチウムナイオベートチップに初のレーザ集積

April, 19, 2022, Milano--Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS)の研究者によると､集積リチウムナイオベート(LN)フォトニック回路には､周波数コムから周波数変換および変調器まで､全ての最近の進歩では､イライラするほど集積が難しい一つの大きなコンポーネントが残っている｡レーザである｡
　
　長距離通信ネットワークデータセンタ光インタコネクト､マイクロフォトニックシステムは全て､レーザに依存してデータ伝送に使う光キャリアを生成する｡ほとんどの場合､レーザはスタンドアロンデバイスで､変調器の外部にあるので､システム全体が高価になり､安定性とスケーラビリティが損なわれる｡

今回､SEASは､業界パートナー､Freedom PhotonicsおよびHyperLight Corporationとともに､LNチップ上に初のハイパワーレーザ完全集積を達成した｡これは､ハイパワー通信システム､完全集積分光計､光リモートセンシング､量子ネットワークのための効率的な周波数変換などのアプリケーションに道を開く｡

｢集積リチウムナイオベート(LN)フォトニクスは､ハイパフォーマンスチップスケール光システム開発への有望なプラットフォームであるが､LNチップ上にレーザを搭載することは､最大のデザイン課題の一つであることが分かっていた｣と研究のシニアオーサ､SEAS電気工学&応用物理学教授､Tiantsai Linは言う｡｢この研究では､集積LNフォトニクスにおける以前の開発で習得した全てのナノファブリケーショントリック(策)および技術を利用して､そらの課題を克服し､薄膜LNプラットフォーム上にハイパワーレーザを集積するという目標を達成した｣｡
　研究成果は､Opticaに発表されている｡

Loncarと同氏のチームは､集積チップに小さいが強力なDFBレーザを使用した｡チップ上では､レーザは､LNにエッチングした小さなウエルつまりトレンチに収まり､同じプラットフォームに作製した導波路に最大60mWの光パワーを供給する｡研究チームは､レーザとLNの50 GHz EO変調器を統合して､ハイパワートランスミッタを構築した｡

｢ハイパフォーマンスプラグ&プレイレーザが集積されるなら､未来の通信システムのコスト､複雑さ､消費電力を著しく低減する｣と研究の筆頭著者､SEAS院生､Amirhassan Shams-Ansariは話している｡｢それは､より大きな光システムに集積できる構成要素｡アプリケーションは､センシング､LiDAR､データ通信と幅広い｣と同氏は付け加えている｡

業界に適したプロセスで薄膜LNデバイスとハイパワーレーザを統合することでこの研究は､大規模､ローコスト､ハイパフォーマンストランスミッタアレイや光ネットワークへの重要な一歩を示している｡次にチームは､さらに多くのアプリケーションを目指してレーザのパワーと拡張性を強化する｡

(詳細は､https://www.seas.harvard.edu)