Publication

A fully hybrid integrated erbium-based laser

Résumé

Erbium-doped fibre lasers exhibit high coherence and low noise as required for fibre-optic sensing, gyroscopes, LiDAR and optical frequency metrology. Endowing erbium-based gain in photonic integrated circuits can provide a basis for miniaturizing low-noise fibre lasers to the chip-scale form factor and enable large-volume applications. Although major progress has been made on integrated lasers based on silicon photonics with III-V gain media, realizing low-noise integrated erbium-based lasers has, however, remained unachievable. Recent advances in photonic-integrated-circuit-based high-power erbium-doped amplifiers make a new class of rare-earth-ion-based lasers possible. Here we demonstrate a fully integrated erbium laser that achieves 50 Hz intrinsic linewidth, high output power up to 17 mW, low intensity noise and integration of a III-V pump laser, approaching the performance of fibre lasers and state-of-the-art semiconductor extended-cavity lasers. The laser circuit is based on an erbium-ion-implanted ultralow-loss silicon nitride photonic integrated circuit, with an intracavity microring-based Vernier filter that enables >40 nm wavelength tunability within the optical C and L bands and attains a 70 dB side-mode suppression ratio. This new class of low-noise, tunable integrated laser could find applications in LiDAR, microwave photonics, optical frequency synthesis and free-space communications, with wavelength extendibility using different rare-earth ion species.

À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Concepts associés (34)
Optique intégrée
L'optique intégrée concerne l'utilisation de technologies similaires à celles de la microélectronique pour la réalisation de composants optiques de très petite dimension. La réalisation des systèmes d'optique intégrée se fait par modification d'un substrat comme le phosphure d'indium. Ces technologies permettent de réaliser dans de faibles volumes des fonctions optiques élémentaires ou élaborées impossibles à réaliser par d’autres technologies. Leur géométrie générale est celle de plaquettes de quelques cm d'une épaisseur maximale de .
Laser à excimère
Un laser à excimère, parfois appelé (et de façon souvent plus appropriée) laser à exciplexe, est un type de laser ultraviolet couramment utilisé en chirurgie oculaire et en photolithographie dans l'industrie des semiconducteurs. Un excimère est un dimère qui n'est stable qu'à l'état excité et se dissocie à l'état fondamental, tandis qu'un exciplexe est un complexe qui n'est stable qu'à l'état excité et se dissocie à l'état fondamental ; un excimère est donc un cas particulier d'exciplexe.
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.
Afficher plus
Publications associées (44)

Single-Mode Laser in the Telecom Range by Deterministic Amplification of the Topological Interface Mode

Kirsten Emilie Moselund, Chang Won Lee

Photonic integrated circuits are paving the way for novel on-chip functionalities with diverse applications in communication, computing, and beyond. The integration of on-chip light sources, especially single-mode lasers, is crucial for advancing those pho ...
Washington2024

Parametric Wavelength Conversion in Waveguiding Structures: Efficiency, Bandwidth and Polarization

Arman Ayan

Photonics integrated circuits are a promising solution for the growing demands of data transmission and future system-on-chip technologies. Within this context, nonlinear optical interactions offer unique opportunities for all-optical processing, sampling, ...
EPFL2024

Sub-kHz-Linewidth External-Cavity Laser (ECL) With Si3N4 Resonator Used as a Tunable Pump for a Kerr Frequency Comb

Tobias Kippenberg, Junqiu Liu

Combining optical gain in direct-bandgap III-V materials with tunable optical feedback offered by advanced photonic integrated circuits is key to chip-scale external-cavity lasers (ECL), offering wideband tunability along with low optical linewidths. Exter ...
IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC2023
Afficher plus

Graph Chatbot

Chattez avec Graph Search

Posez n’importe quelle question sur les cours, conférences, exercices, recherches, actualités, etc. de l’EPFL ou essayez les exemples de questions ci-dessous.

AVERTISSEMENT : Le chatbot Graph n'est pas programmé pour fournir des réponses explicites ou catégoriques à vos questions. Il transforme plutôt vos questions en demandes API qui sont distribuées aux différents services informatiques officiellement administrés par l'EPFL. Son but est uniquement de collecter et de recommander des références pertinentes à des contenus que vous pouvez explorer pour vous aider à répondre à vos questions.