Como complemento a los chips fotónicos basados ​​en silicio, La película delgada de niobato de litio (LNOI) se ha convertido en un punto de acceso de investigación en el campo de la integración optoelectrónica debido a su excelente característica no lineal, electroóptica, acústico-óptico, piezoeléctricas y otras propiedades físicas. Multiplicadores de frecuencia integrados en chip, moduladores, y se han desarrollado filtros basados ​​en películas delgadas de niobato de litio, pero la fuente de luz de banda de comunicación integrada en el chip todavía necesita un desarrollo urgente. Recientemente, investigadores de la Universidad Jiao Tong de Shanghai informaron públicamente por primera vez que diseñaron, fabricado y realizó la salida láser de una microcavidad en un chip de niobato de litio en un LNOI dopado con erbio de desarrollo propio.

El resonador de microdisco en modo galería susurrante tiene un tamaño pequeño y un factor de alta calidad. Al seleccionar una fuente de bomba adecuada y diseñar y fabricar el microdisco LNOI con cuidado, Se ha logrado la salida de láseres de banda C integrados de niobato de litio en chip. Los resultados de la investigación se titulaban "Láser de microcavidad de niobato de litio dopado con erbio en chip" y se publicaron el 30 de octubre 2020, en Ciencia China Física, Mecánica y Astronomía como artículo de portada del Volumen 64, Número 3. Los profesores Yuping Chen y Xianfeng Chen de la Universidad Jiao Tong de Shanghai son los autores correspondientes.

Como todos sabemos, el sistema de niveles de energía de iones de erbio de tierras raras puede cumplir las condiciones de radiación láser en la banda de comunicación. Previamente, Los láseres y amplificadores dopados con iones de tierras raras solo podían realizarse y aplicarse de manera eficaz en fibras ópticas y películas de sílice. Hasta aquí, sólo hay unos pocos informes de investigación sobre películas delgadas de niobato de litio dopado con erbio, y la salida de fluorescencia sólo se puede obtener a bajas concentraciones de dopaje pero con poca uniformidad mediante métodos de implantación de iones y difusión térmica.

Al descubrir estos problemas en los últimos dos años, los investigadores abandonaron los métodos de implantación de iones y difusión térmica, y eligió dopar iones de erbio durante el crecimiento de cristales de niobato de litio, con el objetivo de resolver los problemas de concentración y uniformidad de niobato de litio dopado con erbio. Como resultado, Se fabricaron películas delgadas de niobato de litio mediante el proceso de corte inteligente. Estos procesos se completaron mediante la cooperación con Shanghai Daheng Optical and Fine Mechanics Co., Ltd. y Jinan Jingzheng Electronics Co., Ltd .. La película de niobato de litio dopado con erbio preparada por este método tiene una distribución uniforme de iones de erbio y cumple con los requisitos de revelado de los láseres en chip.

Después, Los investigadores utilizaron un método de grabado por haz de iones enfocado (FIB) para fabricar un resonador de microdiscos en una película de niobato de litio dopado con erbio y corte en Z de 600 nm de espesor. Se utilizó la luz de bombeo en bandas de 980 nm y 1480 nm y se acopló a través de una fibra ahusada. La salida del láser en la banda de comunicación era obvia bajo estas dos bombas.

El resultado de esta investigación da cuenta de la fuente de luz integrada en la banda de comunicación del chip de niobato de litio, lo cual es de gran importancia para la integración eficiente de la fuente de luz en el chip y varios dispositivos funcionales del material de película delgada de niobato de litio en el futuro.