แหล่งกำเนิดแสงหลายความยาวคลื่นบนแผ่นเรียบ

หลายความยาวคลื่นแหล่งกำเนิดแสงบนแผ่นเรียบ

ชิปออปติคอลเป็นเส้นทางที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะสานต่อกฎของมัวร์ ซึ่งได้รับการยอมรับจากแวดวงวิชาการและอุตสาหกรรมแล้ว ชิปออปติคอลสามารถแก้ปัญหาเรื่องความเร็วและการใช้พลังงานของชิปอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และคาดว่าจะพลิกโฉมอนาคตของการประมวลผลอัจฉริยะและความเร็วสูงพิเศษการสื่อสารด้วยแสงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญในด้านโฟโตนิกส์บนซิลิคอนมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาหวีความถี่แสงโซลิตอนไมโครแควิทีระดับชิป ซึ่งสามารถสร้างหวีความถี่ที่มีระยะห่างสม่ำเสมอผ่านไมโครแควิทีแสง เนื่องจากมีข้อดีในด้านการรวมวงจรสูง สเปกตรัมกว้าง และความถี่การทำซ้ำสูง แหล่งกำเนิดแสงโซลิตอนไมโครแควิทีระดับชิปจึงมีศักยภาพในการใช้งานในด้านการสื่อสารความจุสูง สเปกโทรสโกปี และอื่นๆไมโครเวฟโฟโตนิกส์รวมถึงการวัดที่แม่นยำและสาขาอื่นๆ โดยทั่วไปแล้ว ประสิทธิภาพการแปลงของหวีความถี่แสงโซลิตอนเดี่ยวในไมโครแควิที มักถูกจำกัดด้วยพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของไมโครแควิทีแสง ภายใต้กำลังปั๊มที่กำหนด กำลังเอาต์พุตของหวีความถี่แสงโซลิตอนเดี่ยวในไมโครแควิที มักถูกจำกัด การนำระบบขยายสัญญาณแสงภายนอกมาใช้จะส่งผลกระทบต่ออัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น โปรไฟล์สเปกตรัมที่ราบเรียบของหวีความถี่แสงโซลิตอนเดี่ยวในไมโครแควิที จึงกลายเป็นเป้าหมายสำคัญในสาขานี้

เมื่อไม่นานมานี้ ทีมวิจัยในสิงคโปร์ได้ประสบความสำเร็จอย่างสำคัญในด้านแหล่งกำเนิดแสงหลายความยาวคลื่นบนแผ่นเรียบ ทีมวิจัยได้พัฒนาชิปไมโครแควิทีเชิงแสงที่มีสเปกตรัมกว้างและแบนราบ และมีการกระจายแสงใกล้ศูนย์ และบรรจุชิปเชิงแสงอย่างมีประสิทธิภาพด้วยการเชื่อมต่อขอบ (การสูญเสียการเชื่อมต่อต่ำกว่า 1 dB) โดยอาศัยชิปไมโครแควิทีเชิงแสงนี้ ได้มีการเอาชนะผลกระทบทางความร้อนและแสงที่รุนแรงในไมโครแควิทีเชิงแสงด้วยวิธีการปั๊มสองครั้ง และทำให้ได้แหล่งกำเนิดแสงหลายความยาวคลื่นที่มีเอาต์พุตสเปกตรัมแบนราบ ผ่านระบบควบคุมแบบป้อนกลับ ระบบแหล่งกำเนิดแสงโซลิตอนหลายความยาวคลื่นสามารถทำงานได้อย่างเสถียรนานกว่า 8 ชั่วโมง

สเปกตรัมเอาต์พุตของแหล่งกำเนิดแสงมีรูปร่างคล้ายสี่เหลี่ยมคางหมู อัตราการทำซ้ำประมาณ 190 GHz สเปกตรัมแบนครอบคลุมช่วง 1470-1670 nm ความเรียบประมาณ 2.2 dBm (ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน) และช่วงสเปกตรัมแบนครอบคลุม 70% ของช่วงสเปกตรัมทั้งหมด ครอบคลุมย่านความถี่ S+C+L+U ผลการวิจัยนี้สามารถนำไปใช้ในการเชื่อมต่อทางแสงความจุสูงและมิติสูงได้ออปติคอลระบบคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างเช่น ในระบบสาธิตการสื่อสารความจุสูงที่ใช้แหล่งกำเนิดโซลิตอนแบบหวีไมโครแควิที กลุ่มหวีความถี่ที่มีความแตกต่างของพลังงานมากจะประสบปัญหาอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนต่ำ ในขณะที่แหล่งกำเนิดโซลิตอนที่มีเอาต์พุตสเปกตรัมแบบราบเรียบสามารถเอาชนะปัญหานี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและช่วยปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนในการประมวลผลข้อมูลแสงแบบขนาน ซึ่งมีความสำคัญทางวิศวกรรมอย่างมาก

ผลงานวิจัยเรื่อง “แหล่งกำเนิดไมโครคอมบ์โซลิตอนแบบแบน” ได้รับการตีพิมพ์เป็นบทความหน้าปกในวารสาร Opto-Electronic Science ในฉบับ “Digital and Intelligent Optics”

รูปที่ 1 แผนผังการสร้างแหล่งกำเนิดแสงหลายความยาวคลื่นบนแผ่นเรียบ