I film sottili di niobato di litio (TFLN), con i vantaggi significativi dell'ampia finestra di trasparenza, dell'alto indice di rifrazione e dei grandi coefficienti ottici acusto-ottici/elettro-ottici/non lineari, sono emersi come una piattaforma materiale promettente per la fabbricazione di materiali ad alta dispositivi integrati fotonici ad alte prestazioni per applicazioni sia classiche che quantistiche, dove sono stati realizzati dispositivi fotonici, come guide d'onda a bassa perdita, microrisonatori di alta qualità, modulatori ad alta velocità e convertitori di frequenza ottici ad alta efficienza. Tuttavia, il niobato di litio a cristallo singolo manca di efficaci capacità di luminescenza e rilevamento.
Recentemente, i cristalli di niobato di litio drogati con ioni di terre rare hanno iniziato a essere una soluzione pratica per realizzare la funzione di guadagno ottico delle piattaforme TFLN e sono stati sperimentalmente dimostrati microlaser pompati otticamente drogati con ioni di terre rare. I laser drogati con ioni di terre rare presentano i vantaggi di un'ampia larghezza di banda, insensibilità alla polarizzazione, elevata temperatura applicabile e buona compatibilità. Inoltre, i laser drogati con ioni di terre rare sono più promettenti per ottenere un'uscita di potenza elevata, un funzionamento bloccato in modalità e combinazioni di fasci coerenti. Tuttavia, attualmente, tutti i laser TFLN drogati con ioni di terre rare sono pompati otticamente da laser esterni collegati tramite fibre ottiche, il che ostacola lo sviluppo della fotonica integrata sui TFLN.
Recentemente, il team del Prof. Cheng Ya presso la East China Normal University ha dimostrato un laser a micro-anello di niobato di litio ibrido compatto. La Figura 1 mostra un diagramma schematico del laser a micro-anello di niobato di litio ibrido compatto proposto pompato da un laser a semiconduttore, che consiste in un laser a semiconduttore confezionato in CoS disponibile in commercio e un micro-anello ad alto Q Er3 più drogato. L'allineamento tra la porta di ingresso del micro-anello e la porta di uscita del tubo laser a semiconduttore incapsulato in CoS è ottenuto da un sistema di allineamento dell'asse {{1{0}} con una precisione regolabile di 10 nm, che in turn consente un accoppiamento ottico efficiente. Per ottenere un legame stabile e stretto, l'adesivo UV viene applicato da un erogatore e le due schegge vengono fissate mediante irraggiamento UV. La chiave di questo lavoro è che il microanello drogato Er3 plus ha un valore Q elevato alla lunghezza d'onda della pompa del laser a semiconduttore. Come mostrato in Fig. 2, la lunghezza d'onda centrale del laser della pompa del semiconduttore è 976,24 nm, ea questa lunghezza d'onda, il valore Q del microanello è 7,3×105. La lunghezza d'onda centrale del laser prodotto dal microanello drogato Er3 plus sotto la luce della pompa è 1531,27 nm e la larghezza di riga del laser è 0,05 nm e l'emissione laser monomodale è attribuibile alla perdita dipendente dalla modalità e guadagnare concorrenza. Inoltre, la larghezza di riga del laser emesso è di due ordini di grandezza più stretta della larghezza di riga della luce della pompa generata dal laser a semiconduttore confezionato in CoS.
Fig. 1. (a) Diagramma schematico di un laser a micro-anello di niobato di litio ibrido compatto costituito da un laser a semiconduttore confezionato in CoS e un laser a micro-anello ad alta Q Er: TFLN. ( b ) Vista dall'alto del laser a micro-anello di niobato di litio ibrido compatto. (c) Foto ravvicinata al microscopio ottico dell'interfaccia tra il laser a semiconduttore incapsulato in CoS e il microanello Er:TFLN.
Fig. 2. (a) Q del microanello a 976 nm è 7,3 × 105. (b) Q del micro-anello a 1531 nm è 1,85 × 105. (c) Spettro vicino alla lunghezza d'onda centrale del laser a semiconduttore. ( d ) Spettro vicino alla lunghezza d'onda del microanello drogato Er3 plus che emette un laser a frequenza singola a 1531,27 nm con una larghezza di riga di 0,05 nm.
Questo lavoro esplora una potente sorgente laser a micro-anello di niobato di litio ibrida che ha potenziali applicazioni nelle comunicazioni ottiche coerenti e nella metrologia di precisione, ei risultati sono pubblicati online su OpticsLetters.
