Az utóbbi években a különféle országok kutatói integrált fotonikát használtak az infravörös fényhullámok manipulálásának egymás utáni felismerésére, és a nagysebességű 5G hálózatokra, a chip-érzékelőkre és az autonóm járművekre alkalmazzák. Jelenleg, a kutatási irány folyamatos elmélyítésével a kutatók elkezdték a rövidebb látható fénysávok mélyreható észlelését, és kiterjedtebb alkalmazásokat fejlesztettek ki, például chip-szintű lidar, AR/VR/MR (továbbfejlesztett/virtuális/hibrid) valóság, szemüveg, holografikus megjelenítés, kvantumfeldolgozó chips, optogenikus szonda az agyban stb. Egmplantált, stb. Egler stb. Egmén stb.
Az optikai fázisú modulátorok nagyszabású integrációja az optikai alrendszer magja a chip optikai útválasztáshoz és a szabad tér hullámfrontjának kialakításához. Ez a két elsődleges funkció elengedhetetlen a különféle alkalmazások megvalósításához. A látható fénytartományban lévő optikai fázismodulátorok esetében azonban különösen kihívást jelent, hogy megfeleljen a nagy transzmittancia és a nagy moduláció követelményeinek egyszerre. Ennek a követelménynek a teljesítéséhez még a legmegfelelőbb szilícium -nitrid és lítium -niobát anyagoknak is növelniük kell a mennyiség és az energiafogyasztást.
A probléma megoldására Michal Lipson és Nanfang Yu, a Columbia Egyetem, az adiabatikus mikro-gyűrűs rezonátoron alapuló szilícium-nitrid-termikus fázisú modulátort terveztek. Bebizonyították, hogy a mikro-gyűrűs rezonátor erős kapcsolási állapotban működik. Az eszköz minimális veszteséggel képes elérni a fázismodulációt. A szokásos hullámvezető fázismodulátorokkal összehasonlítva az eszköz legalább a tér és az energiafogyasztás nagyságrendjének csökkenése van. A kapcsolódó tartalmat a Nature Photonics -ban tették közzé.
Michal Lipson, az integrált fotonika területének vezető szakértője, a szilícium-nitrid alapú, azt mondta: "A javasolt megoldásunk kulcsa az optikai rezonátor használata és az úgynevezett erős kapcsolási állapotban történő működtetés."
Az optikai rezonátor egy erősen szimmetrikus szerkezet, amely egy kis törésmutatóváltást fázisváltozássá alakíthat a fénysugarak több ciklusán keresztül. Általában három különböző munkaműsorba osztható: „összekapcsolás alatt” és „a csatolás alatt”. Kritikus tengelykapcsoló ”és„ erős tengelykapcsoló ”. Közülük a „tengelykapcsoló” csak korlátozott fázismodulációt tud biztosítani, és felesleges amplitúdó -változásokat vezet be, és a „kritikus kapcsolás” jelentős optikai veszteséget okoz, ezáltal befolyásolja az eszköz tényleges teljesítményét.
A teljes 2π fázisú moduláció és a minimális amplitúdóváltás elérése érdekében a kutatócsoport „erős összekapcsolódás” állapotban manipulálta a mikrárt. A mikroráció és a „busz” közötti kapcsolási szilárdság legalább tízszer magasabb, mint a mikroring vesztesége. A tervek sorozata és az optimalizálás után a végső struktúrát az alábbi ábra mutatja. Ez egy rezonáns gyűrű, kúpos szélességű. A keskeny hullámvezető rész javítja a „busz” és a mikrokoil közötti optikai kapcsolási szilárdságot. A széles hullámvezető rész A mikroráció fényveszteségét csökkentik az oldalfal optikai szórásának csökkentésével.
Heqing Huang, a cikk első szerzője azt is elmondta: „Miniatűr, energiatakarékos és rendkívül alacsony veszteségű látható fényfázisú modulátort terveztünk, mindössze 5 μm sugarat és π-fázisú modulációs teljesítményfogyasztást csak 0,8 mW-os. A bevezetett amplitúdó -variáció kevesebb, mint 10%. Ami ritkább, hogy ez a modulátor ugyanolyan hatékony a látható spektrum legnehezebb kék és zöld sávjaihoz. ”
Nanfang Yu arra is rámutatott, hogy bár messze nem érik el az elektronikus termékek integrációjának szintjét, munkájuk drasztikusan szűkítette a rést a fotonikus kapcsolók és az elektronikus kapcsolók között. "Ha az előző modulátor technológia csak lehetővé tette a 100 hullámvezető fázismodulátor integrációját, amely bizonyos chip -lábnyomot és energiatöltést kap, akkor most már 10 000 fázisváltót integrálhatunk ugyanazon a chipre, hogy összetettebb funkciót érjünk el."
Röviden: ez a tervezési módszer alkalmazható az elektro-optikai modulátorokra, hogy csökkentsék a megszállt teret és a feszültségfogyasztást. Használható más spektrumtartományokban és más különféle rezonátorok kialakításában is. Jelenleg a kutatócsoport együttműködik a látható spektrum LIDAR bemutatásában, amely fázisváltó tömbökből áll, az ilyen mikrorok alapján. A jövőben számos alkalmazásban is alkalmazható, mint például a továbbfejlesztett optikai nemlinearitás, az új lézerek és az új kvantumoptika.
Cikk forrás: https: //mp.wixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Peking Rofea Optoelectronics Co., Ltd., Kínában található „Szilícium-völgyben”-Peking Zhongguancun-egy csúcstechnikai vállalkozás, amelynek célja a bel- és külföldi kutatóintézetek, a kutatóintézetek, az egyetemek és az vállalati tudományos kutatási személyzet kiszolgálása. Cégünk elsősorban a független kutatás és fejlesztés, a tervezés, a gyártás, az optoelektronikus termékek értékesítésével foglalkozik, és innovatív megoldásokat és szakmai, személyre szabott szolgáltatásokat nyújt a tudományos kutatók és az ipari mérnökök számára. Évekig tartó független innováció után gazdag és tökéletes fotoelektromos termékek sorozatát hozta létre, amelyeket széles körben használnak önkormányzati, katonai, szállítási, villamosenergia -, pénzügyi, oktatási, orvosi és egyéb iparágakban.
Várjuk, hogy együttműködjünk veled!
A postai idő: március-29-2023