Помимо возможности заменить громоздкие дорогие усилители, используемые сегодня для изучения аттосекундной науки и сверхбыстрой обработки оптической информации, недавно разработанный наноразмерный усилитель также является важным элементом набора оптических межсоединений, потенциально обеспечивая регенеративное усиление на коротком и дальнем расстоянии. соединяет. Эта работа была результатом совместных усилий исследователей Сингапурского университета технологии и дизайна (SUTD), Института хранения данных A * STAR и Массачусетского технологического института. Подробности появились в Nature Communications 4 января 2017 года.«Мы разработали оптический усилитель, который может усиливать свет в 17 000 раз на длине волны связи», — сказала доцент Доун Тан из SUTD, руководившая разработкой усилителя. «Мы используем запатентованную платформу, называемую сверхкремниевым нитридом, с материальным составом из семи частей кремния и трех частей азота, с большой нелинейностью и фотонной эффективностью, необходимой для усиления с высоким коэффициентом усиления, за счет эффективной передачи фотонов от насоса к Чтобы дать представление о масштабе, обычный оптический параметрический усилитель стоит несколько сотен тысяч долларов и занимает весь оптический стол, в то время как недавно разработанный усилитель намного меньше скрепки и стоит в несколько раз меньше прежнего. "Обеспечение высокого коэффициента усиления при такой небольшой занимаемой площади может открыть новые возможности в недорогой широкополосной спектроскопии, прецизионном производстве и получении гиперспектральных изображений.
Эффективность устройства также проявляется через каскадное четырехволновое смешение, которое представляет собой смешение усиленных и преобразованных фотонов более высокого порядка. Это явление также позволяет усилителю работать как настраиваемый широкополосный источник света, обеспечивая более дешевое и эффективное спектроскопическое зондирование и молекулярный отпечаток пальца по сравнению с тем, что доступно сегодня.«Неэффективность высоконелинейных фотонных устройств здесь преодолевается за счет инженерии фотонных устройств для максимальной нелинейности при сохранении достаточно большой ширины запрещенной зоны, чтобы исключить двухфотонное поглощение на длине волны связи.
Мы считаем, что это один из самых высоких достижений, продемонстрированных на — сказал профессор Тан.Достижение сверхбольшого усиления при сохранении высокой компактности стало возможным, потому что исследователям удалось спроектировать и реализовать усилитель, который работает одновременно с высокой нелинейностью и фотонной эффективностью. В других платформах, которые совместимы с процессами, используемыми сегодня в электронной промышленности, либо нелинейность, либо фотонная эффективность являются низкими.
«Результаты демонстрируют, что платформа сверхкремниевого нитрида является чрезвычайно многообещающей для высокоэффективных приложений нелинейной оптики, особенно в области КМОП-фотоники, использующей существующую электронную инфраструктуру», — говорит доктор Дорис Нг, ученый III из A * STAR Data. Институт хранения.