High-quality factor Ta2O5-on-insulator resonators with ultimate thermal stability

Bankwitz R; Wolff M; Abazi A; Piel P; Jin L; Pernice W; Wurstbauer U; Schuck C

Forschungsartikel (Zeitschrift) | Peer reviewed

Zusammenfassung

Experiments in photonics, laser optics, and quantum technology require low-loss, thermal, and mechanical stability. While photonic integrated circuits on monolithic chips achieve interferometric stability, important nanophotonic material systems suffer from propagation loss, thermal drift, and noise that prevent, for example, precise frequency stabilization of resonators. Here we show that tantalum pentoxide (Ta2O5) on insulator micro-ring resonators combine quality factors beyond 1.8 Mio with vanishing temperature-dependent wavelength shift in a relevant 70 K to 90 K temperature range. Our Ta2O5-on-SiO2 devices will thus enable athermal operation at liquid nitrogen temperatures, paving the way for ultra-stable low-cost resonators, as desired for wavelength division multiplexing, on chip frequency stabilization and low-noise optical frequency comb generation.

Details zur Publikation

FachzeitschriftOptics Letters
Jahrgang / Bandnr. / Volume48
Ausgabe / Heftnr. / Issue21
Seitenbereich5783-5786
StatusVeröffentlicht
Veröffentlichungsjahr2023 (31.10.2023)
DOI10.1364/OL.499726
Link zum Volltexthttps://opg.optica.org/directpdfaccess/f57655e8-9d75-46c4-85df1abc5ce09bf0_541324/ol-48-21-5783.pdf?da=1&id=541324&seq=0&mobile=no
StichwörterEffective refractive index; Frequency combs; Laser systems; Q factor; Ring resonators; Wavelength division multiplexing

Autor*innen der Universität Münster

Abazi, Shqiprim Adrian
Professur für Experimentelle Physik (Prof. Schuck)
Bankwitz, Julian Rasmus
Physikalisches Institut (PI)
Jin, Lin
Professur für Experimentalphysik mit der Ausrichtung Physik responsiver Nanosysteme (Prof. Pernice)
Pernice, Wolfram
Professur für Experimentalphysik mit der Ausrichtung Physik responsiver Nanosysteme (Prof. Pernice)
Piel, Pierre-Maurice
Professur für Experimentalphysik mit der Ausrichtung Physik responsiver Nanosysteme (Prof. Wurstbauer)
Schuck, Carsten
Professur für Experimentelle Physik (Prof. Schuck)
Münster Nanofabrication Facility, MNF (MNF)
Wolff, Martin Axel
Professur für Experimentalphysik mit der Ausrichtung Physik responsiver Nanosysteme (Prof. Pernice)
Wurstbauer, Ursula
Professur für Experimentalphysik mit der Ausrichtung Physik responsiver Nanosysteme (Prof. Wurstbauer)