Integreeritud ränipõhiste fotooniliste kiipidega aktiivsed optilised fiibrid suudavad ajaühiku kohta edastada oluliselt rohkem informatsiooni kui vasepõhised tavakaablid. Multifunktsionaalsete „lab on a chip“ integreeritud seadmete valmistamiseks on ränipõhised fotoonikakiibid paslikud kandidaadid. Ent nimetatud tehnoloogia arengu teetõkkeks on laseri implementeerimine, sest räni on halb valguskiirgur. Fotoonilise süsteemi jaoks on see aga määrava tähtsusega parameeter.
Skanneeriva elektronmikroskoobiga tehtud kujutis ränipõhisest mikro-tsükkel peeglist. Valgus siseneb lainejuhti vasakult ning liigub ümber silmuse tagasi laserisse. Pisipildil on näha infrapunase kaameraga jäädvustatud laserimpulss.
A*STAR andmehõivekeskuse teadlane Doris Teh-Ting Ng valmistas koos töörühmaga ränile istutatud laseri. Räni pinnale kinnitatud III-V tüüpi pooljuhtmaterjal tagas seadme tööks vajaliku optilise võimenduse.
Laseril on unikaalne peeglite süsteem, mis lubab võrreldes tavapäraste kiirguri tahk-tagasisidepeeglitega optimeeritumat seadme tööd.„Integreeritud Si/III-V laserid saavad kasutada madalate kadudega räni-lainejuhte, adresseerides seejuures räniseadmete madala valguskiirguse efektiivsuse probleemi,“ ütles Ng. Si/III-V pooljuhtmaterjali räni pinnale kinnitamine nõuab keerukaid tehnilisi vahendeid, mistõttu võivad lõppseadme kiirguskarakteristikud olla pärsitud.
Iga laser vajab tööks peegleid. Tüüpiliselt on peegliks pooljuhi ning õhu piirpind, mis moodustab poolläbilaskva peegli. Nimetatud pind ei ole aga täiuslik ning alandab seadme efektiivsust. Efektiivsuse parandamiseks on teadlased nüüd valmis saanud unikaalse peeglisüsteemiga, mida nimetatakse mikro-tsükkel peegliks (MLM, Micro Loop Mirror ). Ühest laseri otsast kiiratud valgus juhitakse piki lainejuhti kitsa kurvi kaudu seadmesse tagasi (kujutatud joonisel). Laseri otsas olev peegel on traditsiooniliselt pooljuhi ning õhu piirpind, mille kaudu laservalgus väljub. MLM saavutas katsetes hea 98% peegelduskoefitsendi. Nõnda madalate kadudega on MLM peegel konkurentsivõimeline tehnoloogia.
Tehnika edukas demonstreerimine on suur edusamm, arevestades, et laseri valmistamine vajab enam kui 30 tööetappi. Lisaks nõuab iga protseduur filigraanset metoodilist täpsust. Teadlased üritavad laserit veelgi täiustada, näiteks tehes selle väiksemaks.
„Edasised täiendused pooljuhi ning õhu piirpinna struktuuris, ka võimendavas meediumis eneses, võivad viia veelgi paremate tulemusteni,“ ütleb Ng. „Saavutades kiirema pöördasustatuse ja suurema väljundvõimsuse oleme võimelised arendama suure kiirusega odavaid optilisi integreeritud sidesüsteeme,“ lisab ta.
Allikas: PhysOrg