Источник узкополосного лазерного излучения на основе рос-лазера и интегрального кремниевого кольцевого резонатора

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В данной работе продемонстрировано сужение спектральной линии лазера с распределенной обратной связью 210 кГц до 150 Гц в режиме самозахвата частоты внешнего кремниевого резонатора на основе фотонной интегральной схемы, что открывает перспективы создания компактных узкополосных лазеров для генерации малошумных микроволновых сигналов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. И. Вергулес

Сколковский институт науки и технологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0002-5673-4148

стажер-иссл.

Россия, Москва

Д. М. Жигунов

Сколковский институт науки и технологии

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0003-1714-1208

к.ф.-м.н., вед. науч. сотр.

Россия, Москва

Д. С. Земцов

Сколковский институт науки и технологии

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0002-8774-3338

к.ф.-м.н., ст. науч. сотр.

Россия, Москва

А. С. Смирнов

Сколковский институт науки и технологии

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0002-1573-1100

инж.

Россия, Москва

А. К. Земцова

Сколковский институт науки и технологии

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0001-6072-9520

мл. науч. сотр.

Россия, Москва

К. Н. Гарбузов

Сколковский институт науки и технологии

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0003-3851-6339

инженер-иссл.

Россия, Москва

С. С. Косолобов

Сколковский институт науки и технологии

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0002-1814-8877

д.ф.-м.н., доц.

Россия, Москва

В. П. Драчев

Сколковский институт науки и технологии

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0002-6205-7497

д.ф.-м.н., проф.

Россия, Москва

Д. А. Коробко

Ульяновский государственный университет

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0002-1582-7567

к.ф.-м.н., вед. науч. сотр.

Россия, г. Ульяновск

А. А. Фотиади

Ульяновский государственный университет

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0002-8086-8218

к.ф.-м.н., вед. науч. сотр.

Россия, г. Ульяновск

А. В. Иванов

АО НИИ "Полюс" имени М. Ф. Стельмаха

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0009-0007-6420-9777

нач. отд.

Россия, Москва

М. А. Ладугин

АО НИИ "Полюс" имени М. Ф. Стельмаха

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0002-4086-7229

д.ф.-м.н., нач. науч.-произв. компл.

Россия, Москва

А. С. Дудин

АО НИИ "Полюс" имени М. Ф. Стельмаха

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0009-0006-8170-3083

инж.-констр. 2 кат.

Россия, Москва

П. И. Лазаренко

Национальный исследовательский университет "МИЭТ"

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0003-4309-3481

к.т.н., нач. лаб.

Россия, Москва

В. В. Ковалюк

Университет науки и технологий МИСИС

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0002-1529-4481

к.ф.-м.н., зав. лаб.

Россия, Москва

Е. П. Кицюк

НПК "Технологический центр"

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0002-4166-8408

к.т.н., нач. лаб.

Россия, Москва

В. В. Светухин

НПК "Технологический центр"

Email: aleksandra.vergules@skoltech.ru
ORCID iD: 0000-0003-0831-9254

д.ф.-м.н., дир., член-корр. РАН

Россия, Москва

Список литературы

  1. Panyaev I.S., Itrin P.A., Korobko D.A., Fotiadi A.A. Sub-100-Hz DFB Laser Injection-Locked to PM Fiber Ring Cavity. Journal of Lightwave Technology, 2024. Vol. 42. No. 8. PP. 2928–2937.
  2. Zou M., Shen K., Song Q., Dai Y., Xiao X., Sun Q., Yan Z. Sub-kHz-linewidth laser generation by self-injection locked distributed feedback fiber laser. Optics & Laser Technology. 2023. Vol. 169. PP. 110022–110022.
  3. Liang W.Y., Ilchenko V.S., Eliyahu D., Savchenkov A.A., Matsko A.B., Seidel D., Maleki L. Ultralow noise miniature external cavity semiconductor laser. Nature Communications. 2015. Vol. 6. No. 1. PP. 1–6.
  4. Jin W., Yang Q., Chang L., Shen B., Wang H., Leal M.A., Wu L., Gao M., Feshali A., Paniccia M., Vahala K.J., Bowers J.E. Hertz-linewidth semiconductor lasers using CMOS-ready ultra-high-Q microresonators. Nature Photonics. 2021. Vol. 15. No. 5. PP. 346–354.
  5. Zhang G., Cen Q., Hao T., Yin X., Zi X., Shi N., Li W., Zhu N., Li M. Self-Injection Locked Silica External Cavity Narrow Linewidth Laser. Journal of Lightwave Technology. 2023. Vol. 41. No. 8. PP. 2474–2483.
  6. Gundavarapu S., Brodnik G.M., Puckett M., Huffman T., Bose D., Behunin R., Wu J., Qiu T., Pinho C., Chauhan N., Nohava J., Rakich P.T., Nelson K.D., Salit M., Blumenthal D.J. Sub-hertz fundamental linewidth photonic integrated Brillouin laser. Nature Photonics. 2018. Vol. 13. No. 1. PP. 60–67.
  7. Okoshi T., Kikuchi K., Nakayama A. Novel method for high resolution measurement of laser output spectrum. Electronics Letters. 1980. Vol. 16. No. 16. PP. 630–630.
  8. Derickson D. Fiber Optic Test and Measurement. 1998. Prentice Hall.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис.1. СЭМ-изображения: (а) микрокольцевого резонатора, (b) дифракционной решетки ввода-вывода излучения, и (с) зазора между волноводом и микрокольцом

Скачать (219KB)
3. Рис.2. Микрофотография кольцевого резонатора с приклеенными оптическими волокнами для ввода и вывода излучения

Скачать (124KB)
4. Рис.3. (а) Блок-схема РОС лазера с микрокольцевым внешним резонатором на ФИС и измерительного самогетеродинного интерферометра с задержкой. Длина оптической линии от лазера до ФИС обратной связи 7 метров; (b) типичный спектр, регистрируемый на выходе интерферометра

Скачать (190KB)
5. Рис.4. Оптический спектр кремниевого микрокольцевого резонатора, изготовленного на платформе КНИ

Скачать (158KB)
6. Рис.5. (а) Зависимость выходной оптической мощности лазера от тока накачки; (b) спектры, измеренные методом самогетородинной интерферометрии, при различном токе лазерного диода

Скачать (287KB)
7. Рис.6. (а) Спектры, измеренные методом самогетородинной интерферометрии, в свободном режиме работы лазерного диода и в режиме самозахвата частоты; аппроксимация спектра функцией Фойгта (b) в свободном режиме работы лазерного диода и (c) в режиме самозахвата частоты

Скачать (236KB)
8. Рис.7. Прототип узкополосного лазера в интегральном исполнении

Скачать (335KB)

© Вергулес А.И., Жигунов Д.М., Земцов Д.С., Смирнов А.С., Земцова А.К., Гарбузов К.Н., Косолобов С.С., Драчев В.П., Коробко Д.А., Фотиади А.А., Иванов А.В., Ладугин М.А., Дудин А.С., Лазаренко П.И., Ковалюк В.В., Кицюк Е.П., Светухин В.В., 2025