Sa mga nagdaang taon, ang mga mananaliksik mula sa iba't ibang mga bansa ay gumagamit ng integrated photonics upang sunud-sunod na mapagtanto ang pagmamanipula ng mga infrared light waves at ilapat ang mga ito sa high-speed 5G network, chip sensor, at autonomous na sasakyan. Sa kasalukuyan, sa patuloy na pagpapalalim ng direksyon ng pananaliksik na ito, sinimulan ng mga mananaliksik na magsagawa ng malalim na pagtuklas ng mas maikling nakikitang mga light band at bumuo ng mas malawak na mga aplikasyon, tulad ng chip-level na takip, AR/VR/MR (pinahusay/virtual/hybrid) reality) na baso, holographic display, dami ng pagproseso ng mga chips, optogenetic probes na itinapon sa utak, atbp.
Ang malakihang pagsasama ng mga optical phase modulators ay ang core ng optical subsystem para sa on-chip optical ruta at free-space wavefront na humuhubog. Ang dalawang pag -andar ng prima ry ay mahalaga para sa pagsasakatuparan ng iba't ibang mga aplikasyon. Gayunpaman, para sa mga optical phase modulators sa nakikitang light range, partikular na mahirap na matugunan ang mga kinakailangan ng mataas na pagpapadala at mataas na modulation sa parehong oras. Upang matugunan ang kinakailangang ito, kahit na ang pinaka -angkop na silikon nitride at lithium niobate na mga materyales ay kailangang madagdagan ang dami at pagkonsumo ng kuryente.
Upang malutas ang problemang ito, dinisenyo ni Michal Lipson at Nanfang Yu ng Columbia University ang isang Silicon Nitride Thermo-Optic Phase Modulator batay sa adiabatic micro-ring resonator. Pinatunayan nila na ang micro-ring resonator ay nagpapatakbo sa isang malakas na estado ng pagkabit. Ang aparato ay maaaring makamit ang phase modulation na may kaunting pagkawala. Kung ikukumpara sa ordinaryong mga modulators ng phase ng waveguide, ang aparato ay may hindi bababa sa isang order ng pagbawas ng magnitude sa pagkonsumo ng espasyo at kapangyarihan. Ang kaugnay na nilalaman ay nai -publish sa Nature Photonics.
Si Michal Lipson, isang nangungunang dalubhasa sa larangan ng integrated photonics, batay sa silikon nitride, ay nagsabi: "Ang susi sa aming iminungkahing solusyon ay ang paggamit ng isang optical resonator at gumana sa isang tinatawag na malakas na estado ng pagkabit."
Ang optical resonator ay isang mataas na simetriko na istraktura, na maaaring mai -convert ang isang maliit na pagbabago ng index ng refractive sa isang pagbabago ng phase sa pamamagitan ng maraming mga siklo ng mga light beam. Kadalasan, maaari itong nahahati sa tatlong magkakaibang estado ng nagtatrabaho: "sa ilalim ng pagkabit" at "sa ilalim ng pagkabit." Kritikal na pagkabit ”at" malakas na pagkabit. " Kabilang sa mga ito, ang "sa ilalim ng pagkabit" ay maaari lamang magbigay ng limitadong modulation ng phase at magpapakilala ng mga hindi kinakailangang pagbabago sa amplitude, at ang "kritikal na pagkabit" ay magiging sanhi ng malaking pagkawala ng optical, sa gayon ay nakakaapekto sa aktwal na pagganap ng aparato.
Upang makamit ang kumpletong 2π phase modulation at minimal na pagbabago ng amplitude, ang koponan ng pananaliksik ay manipulahin ang microring sa isang "malakas na pagkabit" na estado. Ang lakas ng pagkabit sa pagitan ng microring at ang "bus" ay hindi bababa sa sampung beses na mas mataas kaysa sa pagkawala ng microring. Matapos ang isang serye ng mga disenyo at pag -optimize, ang pangwakas na istraktura ay ipinapakita sa figure sa ibaba. Ito ay isang resonant singsing na may lapad na may tapered. Ang makitid na bahagi ng waveguide ay nagpapabuti sa optical na lakas ng pagkabit sa pagitan ng "bus" at micro-coil. Ang malawak na bahagi ng waveguide Ang light loss ng microring ay nabawasan sa pamamagitan ng pagbabawas ng optical na pagkalat ng sidewall.
Si Heqing Huang, ang unang may-akda ng papel, ay nagsabi din: "Nagdisenyo kami ng isang miniature, pag-save ng enerhiya, at sobrang mababang pagkawala ng light phase modulator na may radius na 5 μm lamang at isang pagkonsumo ng lakas ng modyul na π-phase na 0.8 MW lamang. Ang ipinakilala na pagkakaiba -iba ng amplitude ay mas mababa sa 10%. Ano ang mas mahirap na ang modulator na ito ay pantay na epektibo para sa pinakamahirap na asul at berdeng banda sa nakikitang spectrum. "
Itinuro din ni Nanfang Yu na kahit na malayo sila sa pag -abot sa antas ng pagsasama ng mga elektronikong produkto, ang kanilang trabaho ay kapansin -pansing paliitin ang agwat sa pagitan ng mga photonic switch at electronic switch. "Kung pinapayagan lamang ng nakaraang teknolohiya ng modulator ang pagsasama ng 100 mga modulator ng phase ng waveguide na binigyan ng isang tiyak na badyet ng chip at badyet ng kuryente, maaari na nating isama ngayon ang 10,000 phase shifter sa parehong chip upang makamit ang mas kumplikadong pag -andar."
Sa madaling sabi, ang pamamaraan ng disenyo na ito ay maaaring mailapat sa mga electro-optic modulators upang mabawasan ang nasakop na puwang at pagkonsumo ng boltahe. Maaari rin itong magamit sa iba pang mga spectral range at iba pang iba't ibang mga disenyo ng resonator. Sa kasalukuyan, ang pangkat ng pananaliksik ay nagtutulungan upang ipakita ang nakikitang spectrum lidar na binubuo ng mga phase shifter arrays batay sa naturang mga microrings. Sa hinaharap, maaari rin itong mailapat sa maraming mga aplikasyon tulad ng pinahusay na optical nonlinearity, mga bagong laser, at mga bagong quantum optika.
Artikulo Pinagmulan: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Ang Beijing Rofea Optoelectronics Co, Ltd na matatagpuan sa "Silicon Valley" ng Tsina-ang Beijing Zhongguancun, ay isang high-tech na negosyo na nakatuon sa paghahatid ng mga institusyong pang-domestic at dayuhang pananaliksik, mga institusyon ng pananaliksik, unibersidad at mga tauhan ng pananaliksik na pang-agham. Ang aming kumpanya ay pangunahing nakikibahagi sa independiyenteng pananaliksik at pag -unlad, disenyo, pagmamanupaktura, pagbebenta ng mga produktong optoelectronic, at nagbibigay ng mga makabagong solusyon at propesyonal, isinapersonal na mga serbisyo para sa mga mananaliksik ng pang -agham at pang -industriya na inhinyero. Matapos ang mga taon ng independiyenteng pagbabago, nabuo nito ang isang mayaman at perpektong serye ng mga produktong photoelectric, na malawakang ginagamit sa munisipyo, militar, transportasyon, kuryente, pananalapi, edukasyon, medikal at iba pang mga industriya.
Inaasahan namin ang pakikipagtulungan sa iyo!
Oras ng Mag-post: Mar-29-2023