Pēdējos gados dažādu valstu pētnieki ir izmantojuši integrētu fotoniku, lai secīgi realizētu manipulācijas ar infrasarkanajiem gaismas viļņiem un piemērotu tos ātrgaitas 5G tīklos, mikroshēmu sensoros un autonomos transportlīdzekļos. Pašlaik, nepārtraukti padziļinot šo pētījumu virzienu, pētnieki ir sākuši padziļināti atklāt īsākas redzamās gaismas joslas un izstrādāt plašākas lietojumprogrammas, piemēram hibrīda) realitāte) brilles, hologrāfiski displeji, kvantu apstrādes mikroshēmas, smadzenēs implantētas optoģenētiskās zondes utt.
Liela mēroga optiskās fāzes modulatoru integrācija ir optiskās apakšsistēmas kodols, kas paredzēts mikroshēmas optiskai maršrutēšanai un brīvas telpas viļņu frontes veidošanai. Šīs divas primārās funkcijas ir būtiskas dažādu lietojumu realizēšanai. Tomēr optiskās fāzes modulatoriem redzamā gaismas diapazonā ir īpaši grūti vienlaikus izpildīt augstas caurlaidības un augstas modulācijas prasības. Lai izpildītu šo prasību, pat vispiemērotākajiem silīcija nitrīda un litija niobāta materiāliem ir jāpalielina tilpums un enerģijas patēriņš.
Lai atrisinātu šo problēmu, Michal Lipson un Nanfang Yu no Kolumbijas universitātes projektēja silīcija nitrīda termo-optiskās fāzes modulatoru, kura pamatā ir adiabātiskā mikro gredzena rezonators. Viņi pierādīja, ka mikro gredzenu rezonators darbojas spēcīgā savienojuma stāvoklī. Ierīce var panākt fāzes modulāciju ar minimāliem zaudējumiem. Salīdzinot ar parastajiem viļņvada fāzes modulatoriem, ierīcei ir vismaz lieluma samazinājums kosmosa un enerģijas patēriņš. Saistītais saturs ir publicēts filmā Nature Photonics.
Michal Lipson, vadošais eksperts integrētās fotonikas jomā, kura pamatā ir silīcija nitrīds, sacīja: "Mūsu piedāvātā risinājuma atslēga ir izmantot optisko rezonatoru un darboties tā dēvētajā spēcīgā savienojuma stāvoklī."
Optiskais rezonators ir ļoti simetriska struktūra, kas var pārveidot nelielu refrakcijas indeksa maiņu fāzes maiņā, izmantojot vairākus gaismas staru ciklus. Parasti to var iedalīt trīs dažādos darba stāvokļos: “zem savienošanas” un “zem savienojuma”. Kritiskā savienošana ”un“ spēcīga savienošana ”. Starp tiem “savienojumā” var nodrošināt tikai ierobežotu fāzes modulāciju un ieviesīs nevajadzīgas amplitūdas izmaiņas, un “kritiskā savienošana” izraisīs ievērojamus optiskos zaudējumus, tādējādi ietekmējot ierīces faktisko veiktspēju.
Lai panāktu pilnīgu 2π fāzes modulāciju un minimālu amplitūdas maiņu, pētījumu grupa manipulēja ar mikrorringu “spēcīgā savienojuma” stāvoklī. Savienojuma stiprums starp mikrorringu un “autobusu” ir vismaz desmit reizes lielāks nekā mikrorring zaudēšana. Pēc virknes dizaina un optimizācijas galīgā struktūra ir parādīta zemāk redzamajā attēlā. Šis ir rezonanses gredzens ar konusveida platumu. Šaurā viļņvada daļa uzlabo optisko savienojuma izturību starp “kopni” un mikro-spirtu. Plašā viļņvada daļa Mikroringa gaismas zudums tiek samazināts, samazinot sānu sienas optisko izkliedi.
Arī Heqing Huang, pirmais papīra autors, arī sacīja: “Mēs esam izstrādājuši miniatūru, enerģijas taupīšanu un ārkārtīgi zemu zaudējumu redzamo gaismas fāzes modulatoru ar tikai 5 μM rādiusu un tikai π-fāzes modulācijas enerģijas patēriņu tikai 5 μM 0,8 MW. Ievietotā amplitūdas variācija ir mazāka par 10%. Retāk ir tas, ka šis modulators ir vienlīdz efektīvs visgrūtākajām zilajām un zaļajām joslām redzamā spektrā. ”
Nanfang Yu arī norādīja, ka, kaut arī tie nebūt nav sasniedzis elektronisko produktu integrācijas līmeni, viņu darbs ir dramatiski sašaurinājis plaisu starp fotoniskajiem slēdžiem un elektroniskajiem slēdžiem. "Ja iepriekšējā modulatora tehnoloģija ļāva tikai integrēt 100 viļņvada fāzes modulatorus, kuriem tika piešķirta noteikta mikroshēmas nospiedums un enerģijas budžets, tad tagad mēs varam integrēt 10 000 fāzu pārslēdzējus vienā un tajā pašā mikroshēmā, lai sasniegtu sarežģītāku funkciju."
Īsāk sakot, šo projektēšanas metodi var izmantot elektrooptiskajiem modulatoriem, lai samazinātu aizņemto vietu un sprieguma patēriņu. To var izmantot arī citos spektrālajos diapazonos un citos dažādos rezonatoru dizainos. Pašlaik pētījumu grupa sadarbojas, lai parādītu redzamo spektra lidaru, kas sastāv no fāzu pārslēdzēju masīviem, pamatojoties uz šādiem mikrorroriem. Nākotnē to var izmantot arī daudzām lietojumprogrammām, piemēram, uzlabotai optiskajai nelinearitātei, jauniem lāzeriem un jaunai kvantu optikai.
Raksta avots: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., kas atrodas Ķīnas “Silīcija ielejā”-Pekina Zhongguancun, ir augsto tehnoloģiju uzņēmums, kas paredzēts vietējo un ārvalstu pētniecības iestāžu, pētniecības institūtu, universitāšu un uzņēmuma zinātniskā pētniecības personāla kalpošanai. Mūsu uzņēmums galvenokārt nodarbojas ar neatkarīgu pētniecību un attīstību, projektēšanu, ražošanu, optoelektronisko produktu pārdošanu un sniedz novatoriskus risinājumus un profesionālus, personalizētus pakalpojumus zinātniskiem pētniekiem un rūpniecības inženieriem. Pēc gadiem ilgas neatkarīgas inovācijas tas ir izveidojis bagātīgu un perfektu fotoelektrisko produktu sēriju, ko plaši izmanto pašvaldību, militārā, transporta, elektrības, finanšu, izglītības, medicīnas un citās nozarēs.
Mēs ceram uz sadarbību ar jums!
Pasta laiks: 29.-2023. Marks