Geavanceerde korte-puls lasers op een chip gebaseerd op nieuwe materiaalcombinaties en verbeterde (niet-)lineair optische responsen (LASMORE)

Gepulste ‘modelocked’ lasers hebben een brede impact op de moderne wetenschap en samenleving,
en kunnen vandaag geïntegreerd worden op zeer kleine chips gebaseerd op ‘actieve’
halfgeleiderplatformen zoals het indiumfosfide (InP) platform. ‘Modelocked’ InP lasers geïntegreerd
op een chip bestaan meestal uit een InP golfgeleiderresonator die een InP versterker en een nietlineair optische InP verzadigbare attenuator (VA) bevat. Niettegenstaande de grote vooruitgang in de
ontwikkeling van deze lasers blijft het een uitdaging om er zowel een hoog piekvermogen (>1W) als
een korte pulsduur (<1ps) mee te genereren, wat vereist is voor toepassingen in o.a. LIDAR,
biologische beeldvorming en micro-fabricage. Om korte pulsen en hoge vermogens mogelijk te
maken stellen we voor om de InP lasers te combineren met (a) twee-dimensionele materialen zoals
grafeen en MoS2 om nieuwe niet-lineair optische VAs te ontwikkelen met een ultrasnelle responstijd,
en met (b) ‘passieve’ chip-platformen zoals het siliciumnitride (SiN) platform om de lineair-optische
eigenschappen van de laserresonator en vooral de dispersie te optimaliseren. Deze aanpak zou een
pulsduur onder 330fs en een piekvermogen boven 1W mogelijk maken. Het beoogde onderzoek zal
resulteren in baanbrekende nieuwe inzichten in de (niet-)lineair optische fysica van de
gecombineerde materialen, en in geavanceerde geïntegreerde ‘modelocked’ lasers die als nieuwe
bouwstenen kunnen dienen voor fotonische chips met brede toepasbaarheid.