Kwantowa technologia laserowa przeciera szlaki
Nowe podejścia fotoniczne do generowania sygnałów o bardzo wielkiej częstotliwości były przedmiotem finansowanego ze środków UE projektu NINFA (Nanostructure injected lasers for ultra-high frequency applications). Oferują one obniżenie kosztów i złożoności, możliwość strojenia częstotliwości i niższe zużycie energii w porównaniu z tradycyjnymi technikami opartymi na obwodach elektrycznych. Powstały rozmaite techniki generacji sygnałów o bardzo wielkiej częstotliwości wykorzystujące lasery półprzewodnikowe. Między innymi, synchronizacja modów może wygenerować niskoszumowe sygnały mikrofalowe i sygnały fal milimetrowych. Jednak częstotliwość wygenerowanego sygnału określana jest odstępem częstotliwości trybu wzdłużnego lasera. Wtrysk optyczny to technika, która umożliwia tworzenie dostrajalnych sygnałów. Wcześniej badacze rozważali wykorzystanie tradycyjnych laserów o studni kwantowej do generacji sygnałów mikrofalowych, fal milimetrowych i THz. Zespół projektu NINFA zaznajomił się z użyciem laserów nanostrukturalnych posiadających obszary czynne z kropek i kresek kwantowych. Urządzenia te przyciągnęły uwagę naukowców ze względu na ich nadrzędne właściwości, jak zależność temperatury zredukowanej. Badacze bardzo szczegółowo zbadali lasery z kropek i kresek kwantowych na dwóch właściwych długościach fali do zastosowań telekomunikacyjnych, a mianowicie 1310 nm i 1550 nm. Dzięki przełomowym działaniom eksperymentalnym udało się wyprodukować kompleksowe mapy stabilności opisujące ich nieliniowe zachowanie. Wyjaśnienie tych zachowań potwierdziło przydatność wtrysku optycznego w wytwarzaniu dostrajalnych sygnałów o bardzo wielkiej częstotliwości. Zespół NINFA jako pierwszy stworzył system generacji sygnału mikrofalowego w oparciu o laser z kropek kwantowych. System ten dopuszcza dostrajanie częstotliwości od poniżej 1 gigaherca (GHz) do ponad 40 GHz i jest kompatybilny z technologiami telekomunikacji światłowodowej. Dzięki dodatkowym pracom uzyskano dostrajalne sygnały o częstotliwości od 119 do 954 GHz. Dostępność szerszego zakresu częstotliwości laserów nanostrukturalnych podkreśla ich potencjał w dziedzinach obrazowania, spektroskopii i zabezpieczeń. Technologia laserów kwantowych daje obietnicę nadrzędnej wydajności, a projekt NINFA pozwoli wykorzystać ją w nowych zastosowaniach.
Słowa kluczowe
Oscylator laserowy, bardzo wielka częstotliwość, półprzewodnik, wtrysk optyczny, nanostruktura, kropka kwantowa
