В NIST разработали микросхему для получения света любой длины волны

Исследователи Национального института стандартов и технологий США разработали интегральную фотонную схему, способную генерировать лазерное излучение различных цветов на одном чипе. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Устройство представляет собой многослойную структуру на основе кремниевой пластины. Физики Скотт Папп и Грант Бродник с коллегами нанесли на кремний слой диоксида кремния и ниобата лития — нелинейного материала, изменяющего цвет проходящего через него света. Поверх разместили металлические элементы для электрического управления преобразованием длин волн. Верхний слой выполнен из пентаоксида тантала, который преобразует один цвет лазера в широкий спектр видимого и инфракрасного излучения.

Трехмерная компоновка позволяет эффективно направлять свет между слоями, объединяя возможности тантала по управлению светом с контролируемостью ниобата лития. На пластине размером с подставку для кружки исследователи разместили около 50 чипов, содержащих 10 000 фотонных схем. Каждая схема излучает свет определенной длины волны.

Технология решает проблему доступности лазеров нужных цветов для квантовых компьютеров и оптических атомных часов. Атомы рубидия требуют красного света с длиной волны 780 нанометров, атомы стронция — синего света 461 нанометр. Существующие лазеры таких параметров громоздки и энергозатратны.

Команда NIST сотрудничает со стартапом Octave Photonics для масштабирования производства разработанных чипов.