Лазери з розподіленим зворотним зв’язком (DFB), що характеризуються компактною структурою та динамічним одномодовим способом, є основними джерелами світла для таких застосувань, як високошвидкісний оптичний зв’язок, великомасштабна фотонна інтеграція, LIDAR та мікрохвильова фотоніка. Зокрема, галузь штучного інтелекту, представлена ChatGPT, демонструє вибухову тенденцію, яка терміново потребує високої обчислювальної потужності, високої інтеграції, малопотужних оптичних обчислювальних мікросхем як фізичної підтримки, а також висуває вищі вимоги до температурної стабільності, високої температурні робочі характеристики, стабільність оптичного зворотного зв'язку, одномодову якість та об'ємну вартість основного джерела світла.
Нещодавно команда Ян Тао-Ян Сяогуана, дослідника Ключової лабораторії матеріалознавства Інституту досліджень напівпровідників Академії наук Китаю, та дослідника Лу Дана спільно з Цзі Ченом, професором Чжецзянського університету та лабораторії Чжицзяна , досягли значного прогресу у вивченні одномодових лазерів DFB на квантових точках високої потужності з низьким рівнем шуму. Команда використала структуру квантових точок InAs/GaAs з високою щільністю та низьким рівнем дефектів як активну область у поєднанні з ґратами бічного зв’язку з низькими втратами як ефективну структуру з вибором мод, щоб розробити високоефективну квантову зону O. точковий лазер DFB з високою потужністю, високою стабільністю, низьким рівнем шуму та анти-зворотним зв’язком у широкому діапазоні температур. У діапазоні 25-85 градусів вихідна потужність лазера перевищує 100 мВт, а максимальний коефіцієнт придушення бічної моди становить понад 62 дБ; найнижчий рівень білого шуму становить лише 515 Гц2 Гц -1, що відповідає власній ширині лінії лише 1,62 кГц; мінімальний середній RIN становить лише -166 дБ/Гц (0.1-20 ГГц). Крім того, лазер має поріг антиоптичного зворотного зв’язку до -8 дБ, що відповідає технічному стандарту для стабільної роботи без зовнішніх оптичних ізоляторів. Завдяки чудовій загальній продуктивності, низькій вартості та невеликому розміру пристрій має перспективу широкомасштабного застосування в області оптичного зв’язку високої пропускної здатності, високошвидкісного оптичного з’єднання на кристалі та високоточного виявлення.
Результати дослідження були опубліковані в Laser & Photonics Reviews під назвою High-Power, Narrow-Linewwith, and Low-Noise Quantum Dot Distributed Feedback Lasers. Огляди Photonics. Дослідницька робота була підтримана Національною ключовою програмою досліджень і розвитку Китаю та Національним фондом природничих наук Китаю.
Інститут напівпровідників та інші досягають прогресу в дослідженні одномодового лазера DFB із високою потужністю та низьким рівнем шуму.
Рис. 1 Морфологія та флуоресцентні властивості матеріалів із квантовими точками, а також структури пристроїв і граток
Рис. 2 Вихідні характеристики, спектральні характеристики, оптичні частотно-шумові характеристики та спектральна стабільність за зовнішнього оптичного зворотного зв’язку пристрою
