Pastaraisiais metais mokslininkai iš įvairių šalių naudojo integruotą fotoniką, kad nuosekliai suvoktų manipuliavimą infraraudonųjų spindulių šviesos bangomis ir pritaikytų jas didelės spartos 5G tinklams, lustų jutikliams ir autonominėms transporto priemonėms. Šiuo metu, nuolat gilindami šią tyrimų kryptį, mokslininkai pradėjo nuodugniai aptikti trumpesnes matomos šviesos juostas ir kurti platesnes programas, tokias kaip lusto lygio LIDAR, AR/VR/MR (patobulintas/virtualus/). hibridas) Realybė) Akiniai, holografiniai ekranai, kvantinio apdorojimo lustai, optogenetiniai zondai, implantuoti į smegenis ir kt.
Didelio masto optinių fazių moduliatorių integravimas yra optinio posistemio, skirto lusto optiniam maršrutizavimui ir laisvos erdvės bangos fronto formavimui, pagrindas. Šios dvi pagrindinės funkcijos yra būtinos įgyvendinant įvairias programas. Tačiau optinių fazių moduliatoriams matomos šviesos diapazone ypač sudėtinga tuo pačiu metu atitikti didelio pralaidumo ir didelio moduliavimo reikalavimus. Kad atitiktų šį reikalavimą, net tinkamiausios silicio nitrido ir ličio niobato medžiagos turi padidinti tūrį ir energijos sąnaudas.
Norėdami išspręsti šią problemą, Michal Lipson ir Nanfang Yu iš Kolumbijos universiteto sukūrė silicio nitrido termooptinį fazės moduliatorių, pagrįstą adiabatiniu mikrožiedo rezonatoriumi. Jie įrodė, kad mikrožiedo rezonatorius veikia esant stipriai sujungimo būsenai. Įrenginys gali pasiekti fazės moduliavimą su minimaliais nuostoliais. Palyginti su įprastais bangolaidžio fazių moduliatoriais, prietaisas turi mažiausiai erdvės ir energijos suvartojimo sumažėjimą. Susijęs turinys buvo paskelbtas Nature Photonics.
Michalas Lipsonas, pirmaujantis integruotos fotonikos, pagrįstos silicio nitridu, srities ekspertas, sakė: „Mūsų siūlomo sprendimo raktas yra naudoti optinį rezonatorių ir veikti vadinamuoju stipriu ryšiu.
Optinis rezonatorius yra labai simetriška struktūra, kuri nedidelį lūžio rodiklio pokytį gali paversti fazės pokyčiu per kelis šviesos pluoštų ciklus. Paprastai jį galima suskirstyti į tris skirtingas darbo būsenas: „sujungta“ ir „sujungta“. Kritinis ryšys“ ir „tvirtas ryšys“. Tarp jų „nepakankamas sujungimas“ gali užtikrinti tik ribotą fazės moduliavimą ir sukels nereikalingus amplitudės pokyčius, o „kritinis sujungimas“ sukels didelių optinių nuostolių, taip paveikdamas tikrąjį įrenginio veikimą.
Kad pasiektų visišką 2π fazės moduliaciją ir minimalų amplitudės pokytį, tyrėjų komanda manipuliavo mikrožiedu „stiprios jungties“ būsenoje. Sujungimo stiprumas tarp mikrožiedo ir "autobuso" yra bent dešimt kartų didesnis nei mikrožiedo praradimas. Atlikus daugybę dizaino ir optimizavimo, galutinė struktūra parodyta toliau esančiame paveikslėlyje. Tai smailėjančio pločio rezonansinis žiedas. Siaura bangolaidžio dalis pagerina optinio sujungimo stiprumą tarp „autobuso“ ir mikroritės. Plati bangolaidžio dalis Mikrožiedo šviesos praradimas sumažinamas sumažinus optinį šoninės sienelės sklaidą.
Heqingas Huangas, pirmasis šio straipsnio autorius, taip pat sakė: „Sukūrėme miniatiūrinį, energiją taupantį ir itin mažų nuostolių matomos šviesos fazės moduliatorių, kurio spindulys yra tik 5 μm, o π fazės moduliacijos energijos suvartojimas yra tik 0,8 mW. Įvestas amplitudės pokytis yra mažesnis nei 10%. Rečiau yra tai, kad šis moduliatorius yra vienodai efektyvus sunkiausioms mėlynoms ir žalioms matomo spektro juostoms.
Nanfang Yu taip pat pažymėjo, kad nors jie toli gražu nepasiekė elektroninių gaminių integracijos lygio, jų darbas smarkiai sumažino atotrūkį tarp fotoninių jungiklių ir elektroninių jungiklių. „Jei ankstesnė moduliatoriaus technologija leido integruoti tik 100 bangolaidžių fazių moduliatorių, atsižvelgiant į tam tikrą lusto plotą ir galios biudžetą, tai dabar galime integruoti 10 000 fazių keitiklių į tą patį lustą, kad pasiektume sudėtingesnę funkciją.
Trumpai tariant, šis projektavimo metodas gali būti taikomas elektrooptiniams moduliatoriams, siekiant sumažinti užimamą erdvę ir įtampos sąnaudas. Jis taip pat gali būti naudojamas kituose spektriniuose diapazonuose ir kitose skirtingose rezonatorių konstrukcijose. Šiuo metu tyrimų grupė bendradarbiauja, kad parodytų matomą spektrą LIDAR, sudarytą iš fazių poslinkių matricų, pagrįstų tokiais mikrožiedais. Ateityje jis taip pat gali būti pritaikytas daugeliui programų, tokių kaip patobulintas optinis netiesiškumas, nauji lazeriai ir nauja kvantinė optika.
Straipsnio šaltinis: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., įsikūrusi Kinijos „Silicio slėnyje“ – Pekine Zhongguancun, yra aukštųjų technologijų įmonė, skirta aptarnauti vidaus ir užsienio mokslinių tyrimų institucijas, tyrimų institutus, universitetus ir įmonių mokslinių tyrimų personalą. Mūsų įmonė daugiausia užsiima nepriklausomais optoelektronikos gaminių tyrimais ir plėtra, projektavimu, gamyba, pardavimu, teikia inovatyvius sprendimus ir profesionalias, individualizuotas paslaugas mokslo tyrėjams ir pramonės inžinieriams. Po daugelio metų nepriklausomų inovacijų ji suformavo turtingą ir tobulą fotoelektrinių gaminių seriją, kuri plačiai naudojama komunalinėse, karinėse, transporto, elektros energijos, finansų, švietimo, medicinos ir kitose pramonės šakose.
Laukiame bendradarbiavimo su jumis!
Paskelbimo laikas: 2023-03-29