Pēdējos gados pētnieki no dažādām valstīm ir izmantojuši integrētu fotoniku, lai secīgi realizētu manipulācijas ar infrasarkanās gaismas viļņiem un pielietotu tos ātrgaitas 5G tīklos, mikroshēmu sensoros un autonomos transportlīdzekļos. Šobrīd, nepārtraukti padziļinot šo pētniecības virzienu, pētnieki ir sākuši veikt padziļinātu īsāku redzamās gaismas joslu noteikšanu un izstrādāt plašākas lietojumprogrammas, piemēram, mikroshēmu līmeņa LIDAR, AR/VR/MR (uzlabots/virtuāls/). hibrīds) Realitāte) Brilles, hologrāfiskie displeji, kvantu apstrādes mikroshēmas, optoģenētiskās zondes, kas implantētas smadzenēs utt.
Liela mēroga optisko fāzes modulatoru integrācija ir optiskās apakšsistēmas kodols optiskajai maršrutēšanai mikroshēmā un brīvas telpas viļņu frontes veidošanai. Šīs divas galvenās funkcijas ir būtiskas dažādu lietojumprogrammu realizācijai. Tomēr optiskajiem fāzes modulatoriem redzamās 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 izstrādāja silīcija nitrīda termooptisko fāzes modulatoru, kura pamatā ir adiabātiskais mikrogredzena rezonators. Viņi pierādīja, ka mikrogredzena rezonators darbojas spēcīgā savienojuma stāvoklī. Ierīce var sasniegt fāzes modulāciju ar minimāliem zaudējumiem. Salīdzinot ar parastajiem viļņvada fāzes modulatoriem, ierīcei ir vismaz par lielumu samazinājies telpas un enerģijas patēriņš. Saistītais saturs ir publicēts Nature Photonics.
Mihals Lipsons, vadošais eksperts integrētās fotonikas jomā, kuras pamatā ir silīcija nitrīds, sacīja: "Mūsu piedāvātā risinājuma atslēga ir izmantot optisko rezonatoru un darboties tā sauktajā spēcīgajā savienojuma stāvoklī."
Optiskais rezonators ir ļoti simetriska struktūra, kas var pārveidot nelielu refrakcijas indeksa maiņu par fāzes maiņu, izmantojot vairākus gaismas staru ciklus. Parasti to var iedalīt trīs dažādos darba stāvokļos: “zem sakabes” un “zem sakabes”. Kritiskais savienojums” un „spēcīgs savienojums”. Tostarp “zem savienojuma” var nodrošināt tikai ierobežotu fāzes modulāciju un radīs nevajadzīgas amplitūdas izmaiņas, un “kritiskā savienošana” radīs ievērojamus optiskos zudumus, tādējādi ietekmējot ierīces faktisko veiktspēju.
Lai panāktu pilnīgu 2π fāzes modulāciju un minimālas amplitūdas izmaiņas, pētnieku grupa manipulēja ar mikrogredzenu “spēcīgā savienojuma” stāvoklī. Savienojuma stiprums starp mikrogredzenu un "kopni" ir vismaz desmit reizes lielāks nekā mikrogredzena zudums. Pēc vairāku dizainu un optimizācijas galīgā struktūra ir parādīta zemāk esošajā attēlā. Šis ir rezonanses gredzens ar konusveida platumu. Šaurā viļņvada daļa uzlabo optisko savienojuma spēku starp "kopni" un mikrospoli. Plašā viļņvada daļa Mikrogredzena gaismas zudums tiek samazināts, samazinot sānu sienas optisko izkliedi.
Heqing Huang, darba pirmais autors, arī teica: "Mēs esam izstrādājuši miniatūru, enerģiju taupošu un ārkārtīgi zemu zudumu redzamās gaismas fāzes modulatoru ar tikai 5 μm rādiusu un tikai π fāzes modulācijas enerģijas patēriņu. 0,8 mW. Ieviestā amplitūdas variācija ir mazāka par 10%. Retāk ir tas, ka šis modulators ir vienlīdz efektīvs redzamā spektra vissarežģītākajām zilajām un zaļajām joslām.
Nanfang Yu arī norādīja, ka, lai gan viņi ir tālu no elektronisko produktu integrācijas līmeņa, viņu darbs ir dramatiski samazinājis plaisu starp fotoniskajiem slēdžiem un elektroniskajiem slēdžiem. "Ja iepriekšējā modulatora tehnoloģija ļāva integrēt tikai 100 viļņvada fāzes modulatorus, ņemot vērā noteiktu mikroshēmas nospiedumu un jaudas budžetu, tad tagad mēs varam integrēt 10 000 fāzes pārveidotājus vienā mikroshēmā, lai sasniegtu sarežģītāku funkciju."
Īsāk sakot, šo projektēšanas metodi var izmantot elektrooptiskajiem modulatoriem, lai samazinātu aizņemto telpu un sprieguma patēriņu. To var izmantot arī citos spektrālos diapazonos un citos dažādos rezonatoru dizainos. Pašlaik pētnieku grupa sadarbojas, lai demonstrētu redzamā spektra LIDAR, kas sastāv no fāzes maiņas blokiem, kuru pamatā ir šādi mikrogredzeni. 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” – Beijing Zhongguancun, ir augsto tehnoloģiju uzņēmums, kas nodarbojas ar vietējo un ārvalstu pētniecības iestāžu, pētniecības institūtu, universitāšu un uzņēmumu zinātniskās pētniecības personāla apkalpošanu. Mūsu uzņēmums galvenokārt nodarbojas ar optoelektronikas izstrādājumu neatkarīgu izpēti un izstrādi, projektēšanu, ražošanu, pārdošanu, kā arī sniedz inovatīvus risinājumus un profesionālus, personalizētus pakalpojumus zinātniskajiem pētniekiem un rūpniecības inženieriem. Pēc gadiem ilgas neatkarīgas inovācijas tas ir izveidojis bagātīgu un perfektu fotoelektrisko izstrādājumu sēriju, ko plaši izmanto pašvaldību, militārajā, transporta, elektroenerģijas, finanšu, izglītības, medicīnas un citās nozarēs.
Ceram uz sadarbību ar Jums!
Izsūtīšanas laiks: 29.03.2023