Обычно фотонные фонари работают с одномодовыми источниками, что ограничивает их использование с большинством мощных полупроводниковых лазеров, работающих в многомодовом режиме. Ключевая инновация исследователей из Еврейского университета заключается в новой архитектуре, позволяющей напрямую объединять несколько многомодовых VCSEL-лазеров (лазеров с вертикальным резонатором и поверхностным излучением) в одно многомодовое оптоволокно.

Ученые объединили 7, 19 и 37 лазеров, каждый из которых работал на шести пространственных модах, пишет EurekAlert. Система способна поддерживать до 222 пространственных мод, входящих в одно многомодовое волокно, сохраняя яркость и упрощая требования к юстировке.

Устройство отличается исключительной компактностью: вся конструкция занимает менее полумиллиметра в длину. Даже 37-канальная версия имеет размер всего 470 микрометров. При этом достигается высокая эффективность: потери связи для 19-канальной конструкции составляют всего –0,6 дБ, для 37-канальной — около –0,8 дБ.

Секрет такой эффективности — адиабатический оптический переход внутри фонаря, который постепенно преобразует несколько модовых входов в один многомодовый канал. Эта структура сохраняет оптические степени свободы системы, минимизируя рассеяние и потери мощности.

Технология демонстрирует масштабируемый метод некогерентного объединения пучков, когда лазеры не требуют синхронизации фаз — фонарь просто эффективно сводит их выходы вместе. Это открывает возможность объединения сотен полупроводниковых лазеров в один волоконный канал, что позволит радикально нарастить мощность волоконных лазерных систем при сохранении компактности аппаратуры.

Новый шаг к функциональным квантовым компьютерам сделали исследователи из США. Они описали в своей статье устройство, объединяющее квантовые источники света с электроникой на единой платформе при помощи стандартного 45-нанометрового полупроводникового процесса.