応用光学：中赤外レーザーチップ上で駆動される高輝度ソリトン

集積光周波数コム技術は、その持続的進歩にもかかわらず、3～12 µmの中赤外波長域の高輝度短パルスの小型光源にはまだ到達できていない。中赤外領域における最先端の超高速パルスエミッターは、近赤外光または可視光のパルスレーザー光源のダウンコンバージョンに基づく、複雑で大型の非効率的なシステムである。今回我々は、ギガヘルツの繰り返し周波数と8.3 µmの中心波長で1 psのソリトンを生成する、純DC駆動型半導体レーザーチップを示す。ソリトン生成のスキームは、受動非線形カー共振器のものに類似している。このスキームは能動非線形レーザー共振器の高速双安定性に依存し、可飽和吸収体、または半導体レーザーにおける利得変調による能動モードロックに依存する従来の受動モードロックとは異なっている。駆動レーザー、能動リング共振器、カプラー、ポンプフィルターという全ての部品をモノリシックに集積化することで、能動的な安定化なしに数時間に及ぶ連続動作でもロバスト性が保たれる高輝度ソリトンのターンキー生成が可能になった。こうしたデバイスは、産業用レーザーファウンドリーにおいて標準的な製造プロトコルを用いて容易に製造できる。今回の成果は、能動および受動のマイクロ共振器周波数コムの物理を一体化すると同時に、中赤外領域における非線形集積フォトニクスの技術を確立するものである。

目次へ戻る