لایه های نازک لیتیوم نیوبات (TFLN)، با مزایای قابل توجه پنجره شفاف، ضریب شکست بالا، و ضرایب نوری آکوستو-اپتیکی/الکترواپتیکی/غیرخطی بزرگ، به عنوان یک پلت فرم مواد امیدوارکننده برای ساخت مواد با کیفیت بالا ظاهر شده اند. دستگاههای یکپارچه فوتونیک عملکردی برای کاربردهای کلاسیک و کوانتومی، که در آن دستگاههای فوتونیک، مانند موجبرهای با اتلاف کم، ریزرزوناتورهای با کیفیت بالا، مدولاتورهای سرعت بالا و مبدلهای فرکانس نوری با راندمان بالا، در حال حاضر محقق شدهاند. با این حال، نیوبات لیتیوم تک کریستالی فاقد لومینسانس موثر و قابلیت تشخیص است.
اخیراً، کریستالهای لیتیوم نیوبات دوپشده با یونهای خاکی کمیاب راهحلی عملی برای تحقق عملکرد بهره نوری پلتفرمهای TFLN شدهاند، و میکرولیزرهای پمپشده نوری با یونهای خاکی کمیاب بهطور تجربی نشان داده شدهاند. لیزرهای دوپ شده با یون خاکی کمیاب دارای مزایای پهنای باند وسیع، عدم حساسیت قطبش، دمای قابل اجرا بالا و سازگاری خوب هستند. علاوه بر این، لیزرهای دوپ شده با یون خاکی کمیاب در دستیابی به توان خروجی بالا، عملکرد حالت قفل شده و ترکیب پرتوهای منسجم امیدوارکنندهتر هستند. با این حال، در حال حاضر، تمام لیزرهای TFLN یونی دوپ شده با خاک کمیاب به صورت نوری توسط لیزرهای خارجی متصل با استفاده از فیبرهای نوری پمپ می شوند، که مانع از توسعه فوتونیک یکپارچه در TFLN ها می شود.
اخیراً یک لیزر ریز حلقه لیتیوم نیوبات هیبریدی فشرده توسط تیم پروفسور چنگ یا در دانشگاه عادی شرق چین به نمایش گذاشته شد. شکل 1 یک نمودار شماتیک از لیزر ریز حلقه لیتیوم نیوبات هیبریدی پیشنهادی را نشان می دهد که توسط یک لیزر نیمه هادی پمپ می شود، که شامل یک لیزر نیمه هادی بسته بندی شده با CoS تجاری و یک میکرو حلقه دوپ شده با کیفیت Q Er3 پلاس است. تراز بین پورت ورودی میکرو رینگ و درگاه خروجی لوله لیزر نیمه هادی محصور شده با CoS توسط یک سیستم تراز محوری {{10}} با دقت قابل تنظیم 10 نانومتر به دست می آید که در چرخش کوپلینگ نوری کارآمد را امکان پذیر می کند. برای دستیابی به اتصال پایدار و محکم، چسب UV توسط یک دیسپنسر اعمال می شود و دو تراشه توسط تابش UV ثابت می شوند. نکته کلیدی در این کار این است که میکرو حلقه Er3 plus-doped مقدار Q بالایی در طول موج پمپ لیزر نیمه هادی دارد. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، طول موج مرکزی لیزر پمپ نیمه هادی 976.24 نانومتر است و در این طول موج، مقدار Q ریز حلقه 7.3×105 است. طول موج مرکزی لیزر تولید شده توسط میکرو حلقه Er3 پلاس دوپ شده در زیر نور پمپ 1531.27 نانومتر و پهنای خط لیزر 0.05 نانومتر است و انتشار لیزر تک حالته به افت وابسته به حالت نسبت داده می شود و کسب رقابت علاوه بر این، پهنای خط لیزر ساطع شده دو مرتبه باریکتر از پهنای خط نور پمپ تولید شده توسط لیزر نیمه هادی بسته بندی شده با CoS است.
شکل 1. (الف) نمودار شماتیک یک لیزر ریز حلقه لیتیوم نیوبات ترکیبی فشرده که از یک لیزر نیمه هادی بسته بندی شده با CoS و یک لیزر میکرو حلقه ای با کیفیت Q Er:TFLN تشکیل شده است. (ب) نمای بالای لیزر میکرو حلقه لیتیوم نیوبات هیبریدی فشرده. (ج) عکس نزدیک زیر میکروسکوپ نوری از رابط بین لیزر نیمه هادی محصور شده با CoS و میکرو حلقه Er:TFLN.
شکل 2. (الف) Q ریز حلقه در 976 نانومتر 7.3 × 105 است. (ب) Q از ریز حلقه در 1531 نانومتر 1.85 × 105 است. (c) طیف نزدیک به طول موج مرکزی لیزر نیمه هادی. (د) طیف نزدیک به طول موج میکروحلقه Er3 پلاس دوپ شده که لیزر تک فرکانس در 1531.27 نانومتر با پهنای خط 0.05 نانومتر ساطع می کند.
این کار یک منبع لیزری ریز حلقهای هیبرید لیتیوم نیوبات را بررسی میکند که کاربردهای بالقوهای در ارتباطات نوری منسجم و اندازهشناسی دقیق دارد و نتایج بهصورت آنلاین در OpticsLetters منتشر شده است.
