シリコンのナノフォトニック位相雑音フィルター

線幅の狭い光源には、通信から計測まで広範囲に及ぶ応用がある。レーザー線幅を狭くするために、フィードバック方式やフィードフォワード方式などのベンチトップ型の線幅低減法が使われている。フィードバック方式は、帯域幅が制限され、レーザー特性に依存することが多く、フィードフォワード方式は、利得と遅延の不整合に極めて敏感である。今回我々は、安価なレーザーの後ろに置いて、光源に依存せずにレーザーの位相雑音を著しく抑制できる集積ナノフォトニック位相雑音フィルターを実証したことを報告する。このハイブリッド集積した電子–フォトニックシステムは、光源と相互作用しない電子–フォトニックループを使って、入力光の位相雑音を測定し、抑制する。この集積位相雑音フィルターを使って、2.55 MHzから4 kHzへのレーザー線幅の低減と、200 kHzから320 Hzへの低減が実証された。シリコンのフォトニックチップと相補型金属–酸化物–半導体（CMOS）電子チップは、3 mm²の占有面積内にハイブリッド集積されている。