Forscher an der Photonic Systems Laboratory (PHOSL) der EPFL haben eine Laserquelle im Chip-Format entwickelt, die die Leistung von Halbleiterlasern verbessert und die Erzeugung von kürzeren Wellenlängen ermöglicht. Das Gerät kombiniert Halbleiterlaser mit Siliziumnitrid-Photonikschaltungen, die Mikroresonatoren enthalten. Dadurch wird eine hohe Gleichmäßigkeit und präzise Lichtemission im nahinfraroten und sichtbaren Bereich erreicht. Diese Technologie schließt eine Lücke in bestehenden Lasern, indem sie die Kohärenz verbessert und die Ausgabe in Richtung des sichtbaren Spektrums verschiebt. Die Integration von Halbleiterlasern mit Siliziumnitrid-Chips verbessert die Genauigkeit und Funktionalität, reduziert den Energieverbrauch und die Produktionskosten. Mögliche Anwendungen sind Telekommunikation, Metrologie, biomedizinische Bildgebung und präzise Zeitanzeigen, insbesondere in der Entwicklung kompakter Atomuhren. Die Arbeit des Teams wird als wegweisende Technologie angesehen, die zukünftige Fortschritte ermöglichen kann.

Einführung

In den letzten Jahren ist die Nachfrage nach kompakten, leistungsstarken Lasern in verschiedenen Industriezweigen gestiegen. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, haben Forscher des Photonic Systems Laboratory (PHOSL) an der EPFL eine bahnbrechende Technologie entwickelt – eine chip-basierte Laserquelle, die nicht nur die Leistung von Halbleiterlasern verbessert, sondern auch die Erzeugung kürzerer Wellenlängen ermöglicht. Durch die Kombination von Halbleiterlasern mit Siliziumnitrid-Photonikschaltkreisen, die Mikroresonatoren enthalten, schließt diese Innovation eine technologische Lücke in bestehenden Lasern und eröffnet eine Welt voller Möglichkeiten.

Verständnis der chip-basierten Laserquelle

Die von den PHOSL-Forschern entwickelte chip-basierte Laserquelle kombiniert Halbleiterlaser mit Siliziumnitrid-Photonikschaltkreisen, die Mikroresonatoren enthalten. Diese Integration revolutioniert die Laser-Technologie, indem sie die Kohärenz verbessert und die Ausgabe in Richtung des sichtbaren Spektrums verschiebt. Die Verwendung von Siliziumnitrid-Photonikschaltkreisen bietet eine kompakte und hochgradig gleichmäßige Plattform für die präzise Lichtemission im Nahinfrarot- und sichtbaren Bereich.

Die Rolle von Halbleiterlasern

Halbleiterlaser spielen eine entscheidende Rolle in der chip-basierten Laserquelle. Sie sind die primäre Lichtquelle und bilden die Grundlage für die verbesserte Leistung der Laserquelle. Durch die Integration von Halbleiterlasern in die Siliziumnitrid-Photonikschaltkreise konnten die Forscher die Kohärenz verbessern und kürzere Wellenlängen erzeugen.

Verwendung von Siliziumnitrid-Photonikschaltkreisen

Siliziumnitrid-Photonikschaltkreise mit Mikroresonatoren sind ein wesentlicher Bestandteil der chip-basierten Laserquelle. Diese Schaltkreise bieten eine kompakte und hochgradig gleichmäßige Plattform für die Lichtemission. Das präzise Design und die Fertigung der Mikroresonatoren ermöglichen eine verbesserte Genauigkeit und Funktionalität der Laserquelle bei gleichzeitiger Minimierung des Energieverbrauchs und der Produktionskosten.

Vorteile und Anwendungen

Die von den PHOSL-Forschern entwickelte chip-basierte Laserquelle bringt zahlreiche Vorteile mit sich und eröffnet eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Industriezweigen. Lassen Sie uns einige der wichtigsten Vorteile und potenziellen Anwendungsfälle für diese bahnbrechende Technologie erkunden.

Verbesserte Kohärenz

Einer der großen Vorteile der chip-basierten Laserquelle ist die verbesserte Kohärenz des emittierten Lichts. Kohärenz bezieht sich auf die Stabilität und Gleichmäßigkeit der Lichtwellen. Die Integration von Halbleiterlasern in Siliziumnitrid-Photonikschaltkreise verbessert die Kohärenz und ermöglicht so eine präzise und zuverlässige Leistung.

Verschiebung der Ausgabe in Richtung des sichtbaren Spektrums

Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil der chip-basierten Laserquelle ist ihre Fähigkeit, die Ausgabe in Richtung des sichtbaren Spektrums zu verschieben. Dies ist ein wichtiger technologischer Fortschritt, da viele Anwendungen, einschließlich Telekommunikation, Metrologie, biomedizinische Bildgebung und präzise Zeitmessung, Laser im sichtbaren Bereich erfordern. Die chip-basierte Laserquelle schließt diese technologische Lücke und ermöglicht neue Möglichkeiten in diesen Industriezweigen.

Reduzierter Energieverbrauch und Produktionskosten

Die Integration von Halbleiterlasern in Siliziumnitrid-Photonikschaltkreise verbessert nicht nur die Leistung, sondern trägt auch zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Produktionskosten bei. Die kompakte Bauweise der chip-basierten Laserquelle und der effiziente Einsatz von Materialien führen zu einer energieeffizienten und kostengünstigen Lösung für verschiedene Anwendungen.

Anwendungen in Telekommunikation, Metrologie, biomedizinischer Bildgebung und präziser Zeitmessung

Die chip-basierte Laserquelle hat ein breites Anwendungsspektrum in verschiedenen Branchen. In der Telekommunikation kann sie die Datenübertragungsgeschwindigkeiten und -zuverlässigkeit verbessern. In der Metrologie ermöglicht die präzise Lichtemission genaue Messungen. Die biomedizinische Bildgebung profitiert von verbesserter Kohärenz und Ausgabe im sichtbaren Spektrum. Die präzise Zeitmessung, insbesondere bei der Entwicklung kompakter Atomuhren, profitiert von der Zuverlässigkeit und Genauigkeit der chip-basierten Laserquelle.

Zukünftige Entwicklungen und ermöglichte Technologie

Die Forschungsarbeit der PHOSL-Forscher zur Entwicklung der chip-basierten Laserquelle wird als eine ermöglichte Technologie angesehen, die zukünftige Fortschritte ermöglicht. Die Kombination von Halbleiterlasern mit Siliziumnitrid-Photonikschaltkreisen setzt einen neuen Maßstab für die Leistung von Lasern und eröffnet Möglichkeiten für weitere Innovationen. Mit dem fortschreitenden technologischen Fortschritt ist zu erwarten, dass die chip-basierte Laserquelle eine Schlüsselrolle bei der Förderung von Fortschritten in verschiedenen Branchen spielt.

Fazit

Die von den PHOSL-Forschern an der EPFL entwickelte chip-basierte Laserquelle ist eine bahnbrechende Technologie, die die Leistung von Lasern revolutioniert. Durch die Integration von Halbleiterlasern in Siliziumnitrid-Photonikschaltkreisen schließt diese Innovation bestehende technologische Lücken und eröffnet neue Möglichkeiten in verschiedenen Branchen. Die verbesserte Kohärenz, die Verschiebung der Ausgabe in Richtung des sichtbaren Spektrums, der reduzierte Energieverbrauch und das breite Anwendungsspektrum machen die chip-basierte Laserquelle zu einem Meilenstein in der Laser-Technologie. Mit weiteren Fortschritten ist zu erwarten, dass diese Technologie den Weg für spannende Entwicklungen in der Zukunft ebnet.

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