論文の概要: Hybrid integrated ultra-low linewidth coil stabilized isolator-free widely tunable external cavity laser
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.15010v1
- Date: Sat, 25 Jan 2025 01:10:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-28 13:54:42.941121
- Title: Hybrid integrated ultra-low linewidth coil stabilized isolator-free widely tunable external cavity laser
- Title（参考訳）: ハイブリッド集積超低線幅コイル安定化アイソレータレス広波長可変外空洞レーザー
- Authors: David A. S. Heim, Debapam Bose, Kaikai Liu, Andrei Isichenko, Daniel J. Blumenthal,
- Abstract要約: 精密な応用には可視光から近赤外までの波長で動作する超低位相ノイズ安定化レーザーが必要である。
これらの用途には、広く調整可能なテーブルスケールレーザーシステム、バルク光学参照キャビティ、光学分離がある。
Photonicの統合により、これらのレーザーシステムはチップスケールに到達し、信頼性が高く、スケーラブルでポータブルな精度のアプリケーションを可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6078134198754157
- License:
- Abstract: Precision applications such as quantum computing, quantum and fiber sensing, and mmWave and RF generation, require ultra-low phase noise stabilized lasers operating at wavelengths across the visible to near-IR. These applications employ widely tunable table-scale laser systems, bulk-optic reference cavities, and optical isolation to achieve ultra-low frequency noise and high stability across wide wavelength ranges. Photonic integration promises to bring these laser systems to the chip-scale, enabling reliable, scalable and portable precision applications. Here we report record-low integrated laser linewidths with a coil-cavity stabilized 1550 nm tunable laser, that achieves 3 to 7 Hz fundamental linewidth across a 60 nm tuning range and 27 - 60 Hz integral linewidths with an Allan deviation of 1.8E-13 at 6.4 ms across 40 nm. These results represent 5 orders of magnitude noise reduction and almost 2-orders magnitude reduction in integral linewidth for widely tunable integrated lasers. The hybrid integrated silicon nitride external cavity tunable laser is stabilized to a silicon nitride 10-meter long integrated coil-resonator without the need for an optical isolator by leveraging the inherent 45 dB isolation. The laser and reference cavity are fabricated in the same 80 nm-thick ultra-low loss silicon nitride waveguide CMOS foundry compatible process, which combined with the inherent isolation, unlocks the path towards fully integrated visible to NIR frequency-stabilized lasers.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティング、量子およびファイバーセンシング、およびmmWaveおよびRF生成のような精密な応用は、可視光から近赤外までの波長で動作する超低位相ノイズ安定化レーザーを必要とする。
これらの用途では、広波長帯における超低周波ノイズと高安定性を実現するために、広帯域可変テーブルスケールレーザーシステム、バルク光学参照キャビティ、光学分離を用いる。
Photonicの統合により、これらのレーザーシステムはチップスケールに到達し、信頼性が高く、スケーラブルでポータブルな精度のアプリケーションを可能にする。
ここでは、コイルキャビティ安定化1550nm波長可変レーザーによる、60nmのチューニング範囲で3～7Hzの基本線幅と27～60Hzの積分線幅と、40nmの6.4msでのアリアン偏差の1.8E-13の偏差を記録低集積レーザ線幅について報告する。
これらの結果は、広帯域波長可変集積レーザにおける5桁のノイズ低減と、ほぼ2桁の積分線幅の縮小を示す。
本発明のハイブリッド集積化窒化ケイ素外径可変レーザは、固有の45dB分離を利用して、光学アイソレータを必要とせず、窒化ケイ素10メートルの集積化コイル共振器に安定化される。
レーザーと基準空洞は、80nmの極薄シリコン窒化ケイ素導波路CMOSファウントリー互換プロセスで製造され、固有の分離と組み合わせることで、NIR周波数安定化レーザーに完全に可視化される経路を開放する。
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