Presentación de la nueva tecnología láser de niobato de litio
Investigadores suizos han desarrollado un nuevo tipo de láser a base de LiNbO3 que puede controlar la frecuencia o la intensidad de la luz transmitida a través de un dispositivo. Con el apoyo de los proyectos MICROCOMB, OMT, HOT y QUSTEC, financiado con fondos europeos, su trabajo podría tener importantes repercusiones en la tecnología de alcance óptico. El LiNbO3 —una sal sintética compuesta de niobio, litio y oxígeno— se utiliza mucho en el mercado de las telecomunicaciones. Es uno de los materiales más empleados para moduladores electroópticos de alta velocidad. Como se informa en una noticia publicada en Optics.org su utilidad radica en la capacidad de «manejar mucha potencia óptica» y de «cambiar sus propiedades ópticas cuando se le aplica un campo eléctrico». Sin embargo, como explican los investigadores en su estudio publicado en la revista «Nature», aunque «los últimos avances han demostrado láseres integrados sintonizables a base de LiNbO3, aún no se ha alcanzado todo el potencial de esta tecnología para demostrar láseres integrados de frecuencia ágil y ancho de línea estrecho».
Combinación de LiNbO3 con nitruro de silicio
A fin de solventar esta cuestión, el equipo de investigación combinó LiNbO3 con nitruro de silicio (Si3N4) para crear un nuevo tipo de láser híbrido integrado sintonizable. En primer lugar, se fabricaron circuitos integrados fotónicos basados en Si3N4 en el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana (EPFL), entidad coordinadora de los proyectos OMT y HOT y socia del proyecto MICROCOMB. A continuación, los circuitos se unieron con obleas de LiNbO3 en IBM Research Europe, también entidad suiza coordinadora de los proyectos MICROCOMB, OMT y HOT. Los autores del estudio describen su método: «Nuestra tecnología se basa en la integración heterogénea de circuitos integrados fotónicos de Si3N4 de pérdidas ultrabajas con LiNbO3 de película fina mediante unión directa a nivel de oblea, a diferencia de la integración a nivel de “chiplet” demostrada anteriormente, y presenta unas pérdidas de propagación bajas, de 8,5 dB/m, lo que permite un láser de ancho de línea estrecho (ancho de línea intrínseco de 3 kHz) mediante bloqueo por autoinyección a un diodo láser. El modo híbrido del resonador permite sintonizar la frecuencia del láser electroóptico a una velocidad de 12 × 1 015 Hz/s con alta linealidad y baja histéresis, conservando al mismo tiempo el ancho de línea estrecho». El método del equipo aportó cualidades necesarias para los láseres utilizados en aplicaciones de detección y alcance lumínicos. El láser resultante mostró un ruido de frecuencia bajo —lo que sugiere una frecuencia estable— y una sintonización rápida de la longitud de onda. Después, los investigadores utilizaron el láser para medir distancias con gran precisión en un experimento de alcance óptico. «Lo extraordinario del resultado es que el láser proporciona simultáneamente un ruido de fase bajo y una sintonización rápida a PHz/s, algo que nunca antes se había logrado con un láser integrado a escala de chip», señala en la noticia el autor principal del estudio y catedrático Tobias J. Kippenberg, del EPFL. Además de láseres integrados, la plataforma híbrida desarrollada con el apoyo de MICROCOMB (Applications and Fundamentals of Microresonator Frequency Combs), OMT (OMT - Optomechanical Technologies), HOT (Hybrid Optomechanical Technologies) y QUSTEC (QUSTEC: international, interdisciplinary and intersectoral doctoral programme in Quantum Science and Technologies) también podría utilizarse para desarrollar transceptores integrados para telecomunicaciones y transductores ópticos de microondas para computación cuántica. Para más información, consulte: Proyecto MICROCOMB Sitio web del proyecto OMT Sitio web del proyecto HOT Sitio web del proyecto QUSTEC
Palabras clave
MICROCOMB, OMT, HOT, QUSTEC, láser, láser integrado, láser sintonizable, niobato de litio, nitruro de silicio
