Ученые создали высокоэффективный лазер в кремнии

Уникальная микропетлевая конструкция зеркала резонатора может повысить производительность лазера, встроенного в кремниевую структуру.

Известно, что кремниевые фотонные кристаллы передают намного больше информации по активному оптоволокну, чем медные кабели. Такие системы могут успешно применяться для осуществления связи между «лабораториями-на-кристалле», однако создание этих устройств сопряжено с большими трудностями. Одной из самых существенных из них является построение лазеров, т.к. кремний нельзя использовать в качестве источника света, но он требуется для фотонной системы на кристалле.

Сотрудники сингапурского института A*STAR Data Storage Institute (DSI) создали на поверхности кремниевого кристалла лазер на основе полупроводниковых соединений III-V. Созданный таким образом лазер отличается более высокими характеристиками по сравнению с лазерами со стандартными торцевыми зеркалами.

Встроенные лазеры на базе Si/III-V характеризуются меньшими потерями при распространении излучения в кремниевом световоде, но более высокой световой эффективностью, чем стандартные кремниевые устройства. Создание такого лазера на поверхности кремния – очень сложный технологический процесс, от успеха в осуществлении которого зависят характеристики полученного устройства. Более того, для работы лазера требуются зеркала, поддерживающие генерацию излучения в оптическом диапазоне. Несовершенство этих зеркал приводит к ухудшению эффективности лазера.

Для ее повышения исследователи разработали зеркало с микропетлями (micro-loop mirror, MLM). Излучение с одного конца этого лазера направляется по изгибающемуся световоду, а затем поступает в устройство. Поскольку это зеркало на другом конце устройства образовано границей разделения с воздушной средой, излучение лазера частично поступает наружу. Благодаря микропетлям коэффициент отражения света достигает 98%. Такие низкие потери доказывают сравнительно высокую эффективность лазера новой конструкции.

Фотография микропетли кремниевого лазера. Пучок излучения из световода поступает в эту петлю и перенаправляется в лазерную структуру. Вставка на фотоснимке, полученном с помощью ИК-камеры, демонстрирует излучение на выходе лазера. Фото: A*STAR

Для изготовления этого устройства требуется более 30 этапов высокоточного производства. В дальнейшем исследователи постараются улучшить характеристики лазера путем уменьшения размеров устройства. Они постараются снизить порог генерации лазера, а также увеличить его выходную мощность, что, в конечном итоге, позволит создать устройство для разработки недорогих систем высокоскоростной оптической связи и межсоединения кристаллов.

Источник: ScienceDaily

Оставьте отзывОтмена