סרטי ליתיום ניובאט דקים (TFLN), עם היתרונות המשמעותיים של חלון שקיפות רחב, מקדם שבירה גבוה ומקדמי אופטיים אקוסטו-אופטיים/אלקטרו-אופטיים/לא ליניאריים גדולים, הופיעו כפלטפורמת חומר מבטיחה לייצור של התקנים משולבים פוטוניים ביצועים עבור יישומים קלאסיים וקוונטיים כאחד, שבהם התממשו התקני פוטוניקה, כגון מוליכי גל בהפסד נמוך, מיקרו-תהודה באיכות גבוהה, מאפננים במהירות גבוהה וממירי תדר אופטיים בעלי יעילות גבוהה. עם זאת, ליתיום ניובאט חד גביש חסר יכולות זוהר וזיהוי יעילות.
לאחרונה, גבישי ליתיום ניובאט מסוממים ביוני אדמה נדירים החלו להוות פתרון מעשי למימוש פונקציית ההגברה האופטית של פלטפורמות TFLN, ומיקרולייזרים שאובים עם שאוב אדמה נדירים הוכחו בניסוי. ללייזרים מסוממים יונים נדירים יש את היתרונות של רוחב פס רחב, חוסר רגישות לקיטוב, טמפרטורה ישימה גבוהה ותאימות טובה. בנוסף, לייזרים מסוממי יונים מסוג אדמה נדירים מבטיחים יותר בהשגת תפוקת הספק גבוהה, פעולה נעילת מצב ושילובי אלומה קוהרנטיים. עם זאת, נכון לעכשיו, כל הלייזרים TFLN המסוימים ביונים מסוג אדמה נדירים נשאבים אופטית על ידי לייזרים חיצוניים המחוברים באמצעות סיבים אופטיים, מה שמפריע להתפתחות של פוטוניקה משולבת ב-TFLN.
לאחרונה, הודגם לייזר מיקרו-טבעת ליתיום ניובאט היברידי קומפקטי על ידי הצוות של פרופ' Cheng Ya באוניברסיטת East China Normal. איור 1 מציג דיאגרמה סכמטית של לייזר מיקרו-טבעת ליתיום ניובאט ההיברידית הקומפקטית המוצעת הנשאבת על ידי לייזר מוליכים למחצה, המורכבת מלייזר מוליך למחצה זמין מסחרית זמין ב-CoS ומיקרו-טבעת גבוהה מסוג Er3 פלוס. היישור בין יציאת הקלט של המיקרו-טבעת ליציאת המוצא של צינור הלייזר המוליך למחצה המובלע ב-CoS מושג על ידי מערכת יישור צירים {{10}} עם דיוק מתכוונן של 10 ננומטר, אשר ב סיבוב מאפשר צימוד אופטי יעיל. כדי להשיג הדבקה יציבה והדוקה, דבק UV מוחל על ידי מתקן ושני השבבים מקובעים באמצעות קרינת UV. המפתח לעבודה זו הוא שלמיקרו-טבעת המסוממת Er3 פלוס יש ערך Q גבוה באורך גל המשאבה של הלייזר המוליך למחצה. כפי שמוצג באיור 2, אורך הגל המרכזי של לייזר המשאבה של המוליך למחצה הוא 976.24 ננומטר, ובאורך גל זה, ערך ה-Q של המיקרו-טבעת הוא 7.3×105. אורך הגל המרכזי של הלייזר המיוצר על ידי המיקרו-טבעת המסוממת Er3 פלוס מתחת לאור המשאבה הוא 1531.27 ננומטר, ורוחב הקו של הלייזר הוא 0.05 ננומטר, ופליטת הלייזר במצב יחיד מיוחסת לאובדן תלוי מצב ו להשיג תחרות. בנוסף, רוחב הקו של הלייזר הנפלט צר בשני סדרי גודל מרוחב הקו של אור המשאבה שנוצר על ידי הלייזר המוליך למחצה ארוז ב-CoS.
איור. 1. (א) דיאגרמה סכמטית של לייזר מיקרו-טבעת ליתיום ניובאט היברידי קומפקטי המורכב מלייזר מוליך למחצה ארוז ב-CoS ולייזר מיקרו-טבעות גבוה Q Er:TFLN. (ב) מבט מלמעלה של לייזר מיקרו-טבעת ליתיום ניובאט ההיברידית הקומפקטית. (ג) צילום תקריב תחת מיקרוסקופ אופטי של הממשק בין הלייזר המוליך למחצה המובלע ב-CoS לבין המיקרו-רינג Er:TFLN.
איור 2. (א) Q של המיקרו-טבעת ב-976 ננומטר הוא 7.3 × 105. (ב) Q של המיקרו-טבעת ב-1531 ננומטר הוא 1.85 × 105. (ג) ספקטרום ליד אורך הגל המרכזי של הלייזר המוליך למחצה. (ד) ספקטרום ליד אורך הגל של המיקרו-טבעת המסוממת Er3 פלוס הפולטת לייזר חד-תדר ב-1531.27 ננומטר עם רוחב קו של 0.05 ננומטר.
עבודה זו חוקרת מקור לייזר מיקרו-טבעתי היברידי ליתיום ניובאט בעל יישומים פוטנציאליים בתקשורת אופטית קוהרנטית ובמטרולוגיה מדויקת, והתוצאות מתפרסמות באינטרנט ב-OpticsLetters.
