Como um complemento aos chips fotônicos à base de silício, O filme fino de niobato de lítio (LNOI) tornou-se um ponto importante de pesquisa no campo da integração optoeletrônica devido ao seu excelente não linear, eletro-ótica, acusto-ótica, piezoelétricas e outras propriedades físicas. Multiplicadores de frequência integrados no chip, moduladores, e filtros baseados em filmes finos de niobato de lítio foram desenvolvidos, mas a fonte de luz de banda de comunicação integrada on-chip ainda precisa urgentemente de desenvolvimento. Recentemente, pesquisadores da Universidade Jiao Tong de Xangai relataram publicamente pela primeira vez que projetaram, fabricado, e percebeu a saída do laser de uma microcavidade em um chip de niobato de lítio em um LNOI autodesenvolvido dopado com érbio.

O ressonador de microdisco no modo de galeria sussurrante tem um tamanho pequeno e fator de alta qualidade. Ao selecionar uma fonte de bomba adequada e projetar e fabricar o microdisco LNOI com cuidado, a saída de lasers de banda C integrada de niobato de lítio no chip foi alcançada. Os resultados da pesquisa foram intitulados "Laser de microcavidade de niobato de lítio dopado com Érbio no chip" e publicados em 30 de outubro de 2020, no Science China Physics, Mecânica e Astronomia como artigo de capa do Volume 64, Edição 3. Os professores Yuping Chen e Xianfeng Chen da Universidade Jiao Tong de Xangai são os autores correspondentes.

Como todos sabemos, o sistema de nível de energia de íons de érbio de terras raras pode atender às condições de radiação de laser na banda de comunicação. Anteriormente, lasers e amplificadores dopados com íons de terras raras só poderiam ser efetivamente realizados e aplicados em fibras ópticas e filmes de sílica. Até aqui, existem apenas alguns relatórios de pesquisa sobre filmes finos de niobato de lítio dopado com érbio, e a saída de fluorescência é obtida apenas em baixas concentrações de dopagem, mas com baixa uniformidade por implantação de íons e métodos de difusão térmica.

Ao descobrir esses problemas nos últimos dois anos, pesquisadores abandonaram os métodos de implantação de íons e difusão térmica, e optou por dopar íons de érbio durante o crescimento de cristais de niobato de lítio, visando resolver os problemas de concentração e uniformidade de niobato de lítio dopado com érbio. Como resultado, filmes finos de niobato de lítio foram feitos por meio do processo de corte inteligente. Esses processos foram concluídos por meio da cooperação com a Shanghai Daheng Optical and Fine Mechanics Co., Ltd. e Jinan Jingzheng Electronics Co., Ltd .. O filme de niobato de lítio dopado com érbio preparado por este método tem uma distribuição uniforme de íons de érbio e atende aos requisitos de desenvolvimento de lasers no chip.

Subseqüentemente, os pesquisadores usaram um método de gravação por feixe de íon focalizado (FIB) para fabricar um ressonador de microdisco em um filme de niobato de lítio dopado com érbio de corte Z de 600 nm. A bomba de luz em banda de 980 nm e 1480 nm foi usada e acoplada através de uma fibra cônica. A saída do laser na banda de comunicação era óbvia sob essas duas bombas.

O resultado desta pesquisa percebe a fonte de luz integrada na banda de comunicação do chip de niobato de lítio, o que é de grande importância para a integração eficiente da fonte de luz no chip e vários dispositivos funcionais do material de película fina de niobato de lítio no futuro.