Sa mga nakaraang taon, gumamit ang mga mananaliksik mula sa iba't ibang bansa ng integrated photonics upang sunud-sunod na maisakatuparan ang manipulasyon ng mga infrared light wave at ilapat ang mga ito sa mga high-speed 5G network, chip sensor, at autonomous vehicle. Sa kasalukuyan, sa patuloy na pagpapalalim ng direksyon ng pananaliksik na ito, sinimulan na ng mga mananaliksik ang malalimang pagtukoy sa mas maiikling visible light band at bumuo ng mas malawak na aplikasyon, tulad ng chip-level LIDAR, AR/VR/MR (enhanced/virtual/hybrid) Reality Glasses, holographic displays, quantum processing chips, optogenetic probes na itinanim sa utak, atbp.
Ang malawakang integrasyon ng mga optical phase modulator ang siyang pangunahing bahagi ng optical subsystem para sa on-chip optical routing at free-space wavefront shaping. Ang dalawang pangunahing tungkuling ito ay mahalaga para sa pagsasakatuparan ng iba't ibang aplikasyon. Gayunpaman, para sa mga optical phase modulator sa saklaw ng visible light, partikular na mahirap matugunan ang mga kinakailangan ng mataas na transmittance at mataas na modulation nang sabay. Upang matugunan ang kinakailangang ito, kahit na ang pinakaangkop na mga materyales na silicon nitride at lithium niobate ay kailangang dagdagan ang volume at pagkonsumo ng kuryente.
Upang malutas ang problemang ito, sina Michal Lipson at Nanfang Yu ng Columbia University ay nagdisenyo ng isang silicon nitride thermo-optic phase modulator batay sa adiabatic micro-ring resonator. Pinatunayan nila na ang micro-ring resonator ay gumagana sa isang malakas na estado ng pagkabit. Ang aparato ay maaaring makamit ang phase modulation na may kaunting pagkawala. Kung ikukumpara sa mga ordinaryong waveguide phase modulator, ang aparato ay may kahit isang order of magnitude na pagbawas sa espasyo at pagkonsumo ng kuryente. Ang kaugnay na nilalaman ay nailathala sa Nature Photonics.
Si Michal Lipson, isang nangungunang eksperto sa larangan ng integrated photonics, batay sa silicon nitride, ay nagsabi: “Ang susi sa aming iminungkahing solusyon ay ang paggamit ng optical resonator at paggana sa tinatawag na strong coupling state.”
Ang optical resonator ay isang lubos na simetrikal na istruktura, na kayang i-convert ang isang maliit na pagbabago ng refractive index tungo sa isang pagbabago ng phase sa pamamagitan ng maraming cycle ng mga sinag ng liwanag. Sa pangkalahatan, maaari itong hatiin sa tatlong magkakaibang estado ng pagtatrabaho: "under coupling" at "under coupling." "Critical coupling" at "strong coupling." Kabilang sa mga ito, ang "under coupling" ay maaari lamang magbigay ng limitadong phase modulation at magpapakilala ng mga hindi kinakailangang pagbabago sa amplitude, at ang "critical coupling" ay magdudulot ng malaking optical loss, sa gayon ay makakaapekto sa aktwal na pagganap ng aparato.
Upang makamit ang kumpletong 2π phase modulation at minimal na pagbabago sa amplitude, minanipula ng pangkat ng pananaliksik ang microring sa isang estado ng "strong coupling". Ang lakas ng coupling sa pagitan ng microring at ng "bus" ay hindi bababa sa sampung beses na mas mataas kaysa sa pagkawala ng microring. Pagkatapos ng isang serye ng mga disenyo at pag-optimize, ang pangwakas na istraktura ay ipinapakita sa pigura sa ibaba. Ito ay isang resonant ring na may tapered width. Ang makitid na bahagi ng waveguide ay nagpapabuti sa lakas ng optical coupling sa pagitan ng "bus" at ng micro-coil. Ang malawak na bahagi ng waveguide Ang pagkawala ng liwanag ng microring ay nababawasan sa pamamagitan ng pagbabawas ng optical scattering ng sidewall.
Sinabi rin ni Heqing Huang, ang unang may-akda ng papel: “Nagdisenyo kami ng isang maliit, nakakatipid ng enerhiya, at napakababang pagkawala ng visible light phase modulator na may radius na 5 μm lamang at π-phase modulation power consumption na 0.8 mW lamang. Ang ipinakilalang amplitude variation ay mas mababa sa 10%. Ang mas bihira ay ang modulator na ito ay pantay na epektibo para sa pinakamahirap na asul at berdeng banda sa visible spectrum.”
Itinuro rin ni Nanfang Yu na bagama't malayo pa sila sa pag-abot sa antas ng integrasyon ng mga produktong elektroniko, ang kanilang trabaho ay lubhang nagpaliit sa agwat sa pagitan ng mga photonic switch at electronic switch. "Kung ang nakaraang teknolohiya ng modulator ay nagpapahintulot lamang sa integrasyon ng 100 waveguide phase modulator na may partikular na chip footprint at power budget, maaari na nating i-integrate ang 10,000 phase shifter sa iisang chip upang makamit ang mas kumplikadong Function."
Sa madaling salita, ang pamamaraan ng disenyo na ito ay maaaring ilapat sa mga electro-optic modulator upang mabawasan ang okupadong espasyo at pagkonsumo ng boltahe. Maaari rin itong gamitin sa iba pang mga spectral range at iba pang iba't ibang disenyo ng resonator. Sa kasalukuyan, ang pangkat ng pananaliksik ay nakikipagtulungan upang ipakita ang visible spectrum LIDAR na binubuo ng mga phase shifter array batay sa mga naturang microring. Sa hinaharap, maaari rin itong ilapat sa maraming aplikasyon tulad ng pinahusay na optical nonlinearity, mga bagong laser, at mga bagong quantum optics.
Pinagmulan ng artikulo: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Ang Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. na matatagpuan sa "Silicon Valley" ng Tsina – Beijing Zhongguancun, ay isang high-tech na negosyo na nakatuon sa paglilingkod sa mga lokal at dayuhang institusyon ng pananaliksik, mga institusyon ng pananaliksik, mga unibersidad at mga tauhan ng pananaliksik na siyentipiko. Ang aming kumpanya ay pangunahing nakikibahagi sa malayang pananaliksik at pagpapaunlad, disenyo, paggawa, pagbebenta ng mga produktong optoelectronic, at nagbibigay ng mga makabagong solusyon at propesyonal at personalized na serbisyo para sa mga siyentipikong mananaliksik at mga inhinyero sa industriya. Pagkatapos ng mga taon ng malayang inobasyon, nakabuo ito ng isang mayaman at perpektong serye ng mga produktong photoelectric, na malawakang ginagamit sa mga industriya ng munisipyo, militar, transportasyon, kuryente, pananalapi, edukasyon, medikal at iba pa.
Inaasahan namin ang pakikipagtulungan sa iyo!
Oras ng pag-post: Mar-29-2023