เลเซอร์ป้อนกลับแบบกระจาย (DFB) ซึ่งมีโครงสร้างที่กะทัดรัดและโหมดไดนามิกเดี่ยว เป็นแหล่งกำเนิดแสงหลักสำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น การสื่อสารด้วยแสงความเร็วสูง การรวมโฟโตนิกขนาดใหญ่ LIDAR และโฟโตนิกส์ไมโครเวฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สาขาปัญญาประดิษฐ์ที่นำเสนอโดย ChatGPT กำลังแสดงแนวโน้มที่รุนแรง ซึ่งจำเป็นต้องอาศัยชิปประมวลผลแบบออปติคอลที่มีกำลังการประมวลผลสูง การบูรณาการสูง และพลังงานต่ำอย่างเร่งด่วน เพื่อรองรับทางกายภาพ และนำเสนอความต้องการที่สูงขึ้นในด้านความเสถียรของอุณหภูมิ ความเสถียรสูง ลักษณะการทำงานของอุณหภูมิ ความเสถียรของการป้อนกลับทางแสง คุณภาพโหมดเดียว และต้นทุนปริมาตรของแหล่งกำเนิดแสงหลัก
เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมของ Yang Tao-Yang Xiaoguang นักวิจัยจาก Key Laboratory of Materials Science, Institute of Semiconductor Research, Chinese Academy of Sciences และนักวิจัย Lu Dan ร่วมกับ Ji Chen ศาสตราจารย์จาก Zhejiang University และ Zhijiang Laboratory มีความก้าวหน้าที่สำคัญในการศึกษาเลเซอร์ควอนตัมดอท DFB แบบโหมดเดี่ยวกำลังสูงและสัญญาณรบกวนต่ำ ทีมงานใช้โครงสร้างจุดควอนตัม InAs/GaAs แบบเรียงซ้อนที่มีความหนาแน่นสูงและมีข้อบกพร่องต่ำเป็นบริเวณที่ใช้งาน รวมกับตะแกรงเชื่อมต่อด้านข้างที่มีการสูญเสียต่ำเป็นโครงสร้างเลือกโหมดที่มีประสิทธิภาพ เพื่อพัฒนาควอนตัม O-band ที่มีประสิทธิภาพสูง เลเซอร์ dot DFB ที่มีกำลังสูง มีเสถียรภาพสูง สัญญาณรบกวนต่ำ และป้องกันการตอบรับในพื้นที่อุณหภูมิกว้าง ในช่วง 25-85 องศา กำลังเอาต์พุตของเลเซอร์มากกว่า 100 mW และอัตราส่วนการปราบปรามโหมดด้านข้างสูงสุดมากกว่า 62 dB ระดับเสียงรบกวนสีขาวต่ำสุดคือเพียง 515 Hz2 Hz-1 ซึ่งสอดคล้องกับความกว้างของเส้นภายในที่ต่ำเพียง 1.62 kHz; RIN เฉลี่ยขั้นต่ำเพียง -166 dB/Hz (0.1-20 GHz) นอกจากนี้ เลเซอร์ยังมีเกณฑ์ป้อนกลับแบบต้านแสงสูงถึง -8 dB ซึ่งตรงตามมาตรฐานทางเทคนิคสำหรับการทำงานที่เสถียรโดยไม่ต้องใช้ตัวแยกแสงภายนอก ด้วยประสิทธิภาพโดยรวมที่ยอดเยี่ยม ต้นทุนต่ำ และขนาดเล็ก อุปกรณ์นี้มีโอกาสในการใช้งานขนาดใหญ่ในด้านการสื่อสารด้วยแสงความจุสูง การเชื่อมต่อระหว่างกันด้วยแสงบนชิปความเร็วสูง และการตรวจจับที่มีความแม่นยำสูง
ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ใน Laser & Photonics Reviews ภายใต้ชื่อเลเซอร์ป้อนกลับแบบกระจายควอนตัมแบบ High-Power, Narrow-Linewidth และ Low-Noise บทวิจารณ์โฟโตนิกส์ งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจากโครงการวิจัยและพัฒนาที่สำคัญแห่งชาติของจีนและมูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของจีน
สถาบันเซมิคอนดักเตอร์และอื่น ๆ สร้างความก้าวหน้าในการวิจัยเลเซอร์โหมดเดี่ยวแบบควอนตัมดอท DFB กำลังสูงและสัญญาณรบกวนต่ำ
รูปที่ 1 คุณสมบัติทางสัณฐานวิทยาและการเรืองแสงของวัสดุควอนตัมดอท อุปกรณ์และโครงสร้างตะแกรง
รูปที่ 2 ลักษณะเอาต์พุต ลักษณะสเปกตรัม ลักษณะสัญญาณรบกวนความถี่แสง และความเสถียรของสเปกตรัมภายใต้การป้อนกลับทางแสงภายนอกของอุปกรณ์
