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Single-frequency violet and blue laser emission from AlGaInN photonic integrated circuit chips

Résumé

Chip-based, single-frequency and low phase-noise integrated photonic laser diodes emitting in the violet (412 nm) and blue (461 nm) regime are demonstrated. The GaN-based edge-emitting laser diodes were coupled to high-quality on-chip micro-resonators for optical feedback and mode selection resulting in laser self-injection locking with narrow emission linewidth. Multiple group III-nitride (III-N) based photonic integrated circuit chips with different waveguide designs including single-crystalline AlN, AlGaN, and GaN were developed and characterized. Single-frequency laser operation was demonstrated for all studied waveguide core materials. The best side-mode suppression ratio was deter-mined to be similar to 36 dB at 412 nm with a single-frequency laser emission linewidth of only 3.8 MHz at 461 nm. The perfor-mance metrics of this novel, to the best of our knowledge, type of laser suggest potential implementation in next-generation, portable quantum systems. (c) 2023 Optica Publishing Group

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Concepts associés (32)
Laser
thumb|250px|Lasers rouges (660 & ), verts (532 & ) et bleus (445 & ). thumb|250px|Rayon laser à travers un dispositif optique. thumb|250px|Démonstration de laser hélium-néon au laboratoire Kastler-Brossel à l'Université Pierre-et-Marie-Curie. Un laser (acronyme issu de l'anglais light amplification by stimulated emission of radiation qui signifie « amplification de la lumière par émission stimulée de radiation ») est un système photonique.
Diode laser
Une diode laser est un composant opto-électronique à base de matériaux semi-conducteurs. Elle émet de la lumière monochromatique cohérente (une puissance optique) destinée, entre autres, à transporter un signal contenant des informations sur de longues distances (dans le cas d'un système de télécommunications) ou à apporter de l'énergie lumineuse pour le pompage de certains lasers (lasers à fibre, laser DPSS) et amplificateurs optiques (OFA, Optical Fiber Amplifier).
Laser à colorant
vignette|316x316px|Gros plan d'un laser à colorant CW de table à base de rhodamine 6G, émettant à 580 nm (jaune). Le faisceau laser émis est visible sous forme de lignes jaunes pâles entre la fenêtre jaune (au centre) et l'optique jaune (en haut à droite), où il se reflète à travers l'image vers un miroir invisible, et revient dans le jet de colorant depuis le coin inférieur gauche. La solution de colorant orange entre dans le laser par la gauche et sort par la droite, toujours brillante de phosphorescence triplet, et est pompée par un faisceau de 514 nm (bleu-vert) provenant d'un laser à argon.
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