Прорыв! Успешно разработан первый интегральный лазер на основе легированного эрбием волокна в масштабе кремниевой пластины, производительность которого приближается к показателям современных волоконных лазеров на основе легированного эрбием волокна
2026-03-16
Прорыв! Успешно разработан первый интегральный лазер на основе легированного эрбием волокна в масштабе кремниевой пластины, производительность которого приближается к показателям современных волоконных лазеров на основе легированного эрбием волокна
Недавно исследователи из Швейцарского федерального института технологий в Лозанне (EPFL) разработали первый интегральный лазер на основе легированного эрбием волокна в масштабе кремниевой пластины, совместимый с литейным производством, способный к промышленному массовому выпуску и обладающий производительностью, приближающейся к показателям самых передовых волоконных лазеров на основе легированного эрбием волокна, доступных в настоящее время.
Волоконные лазеры на основе легированного эрбием волокна широко признаны эталоном сверхнизкошумных и высокостабильных источников света и широко используются в связи, лидарах, прецизионных датчиках и квантовых технологиях. Их превосходные характеристики обусловлены уникальными свойствами ионов эрбия: длительным временем жизни возбужденного состояния, низким уровнем шума и высокой температурной стабильностью. Однако эти лазеры обычно используют громоздкие оптические волокна и сложные процессы сборки, что затрудняет их интеграцию в компактные фотонные системы.
Исследовательская группа EPFL под руководством профессора Тобиаса Дж. Киппенберга добилась значительного прорыва в решении этой проблемы: прямая интеграция лазеров на основе эрбия на кремниевые фотонные чипы. Этот метод использует процесс, совместимый со стандартными процедурами производства полупроводников, для имплантации ионов эрбия в волноводы из нитрида кремния (Si₃N₄) со сверхнизкими потерями.
Ключевым моментом является то, что исследователи перепроектировали фотонную платформу, используя более тонкий волновод толщиной всего 200 нанометров. Это снижает необходимую энергию ионной имплантации с приблизительно 2 МэВ до менее 500 кэВ, что позволяет использовать технологический процесс на промышленном 300-миллиметровом полупроводниковом оборудовании. Это улучшение обеспечивает как массовое производство на уровне пластин, так и повышение производительности устройств.
