Sa nakalipas na mga taon, ang mga mananaliksik mula sa iba't ibang bansa ay gumamit ng pinagsama-samang photonics upang sunud-sunod na mapagtanto ang pagmamanipula ng mga infrared light wave at ilapat ang mga ito sa mga high-speed na 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 mga mas maiikling nakikitang light band at bumuo ng mas malawak na mga aplikasyon, tulad ng LIDAR, AR/VR/MR (pinahusay na/virtual/ hybrid) Reality) Salamin, holographic display, quantum processing chips, optogenetic probes na itinanim sa utak, atbp.
Ang malakihang pagsasama ng mga optical phase modulator ay ang core ng optical subsystem para sa on-chip optical routing at free-space wavefront shaping.Ang dalawang pangunahing pag-andar na ito ay mahalaga para sa pagsasakatuparan ng iba't ibang mga aplikasyon.Gayunpaman, para sa optical phase modulators sa nakikitang hanay ng liwanag, partikular na mahirap na matugunan ang mga kinakailangan ng mataas na transmittance at mataas na modulasyon sa parehong oras.Upang matugunan ang pangangailangang ito, kahit na ang pinaka-angkop na silicon nitride at lithium niobate na materyales ay kailangang dagdagan ang volume at pagkonsumo ng kuryente.
Upang malutas ang problemang ito, nagdisenyo sina Michal Lipson at Nanfang Yu ng Columbia University ng 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 mga ordinaryong waveguide phase modulator, ang device ay may hindi bababa sa isang order ng magnitude na pagbawas sa espasyo at paggamit ng kuryente.Ang kaugnay na nilalaman ay nai-publish 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 isang optical resonator at gumana sa isang tinatawag na strong coupling state."
Ang optical resonator ay isang mataas na simetriko na istraktura, na maaaring mag-convert ng isang maliit na pagbabago ng refractive index sa isang pagbabago sa phase sa pamamagitan ng maraming mga cycle ng mga light beam.Sa pangkalahatan, maaari itong hatiin sa tatlong magkakaibang estado ng pagtatrabaho: "sa ilalim ng pagkabit" at "sa ilalim ng pagkabit."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, at sa gayon ay makakaapekto sa aktwal na performance ng device.
Upang makamit ang kumpletong 2π phase modulation at minimal na pagbabago sa amplitude, manipulahin ng research team ang microring sa isang "strong coupling" na estado.Ang lakas ng pagkabit 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 huling istraktura ay ipinapakita sa figure sa ibaba.Ito ay isang resonant ring na may tapered na lapad.Ang makitid na bahagi ng waveguide ay nagpapabuti sa optical coupling strength 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: "Kami ay nagdisenyo ng isang miniature, nakakatipid ng enerhiya, at napakababang nawawalang nakikitang light phase modulator na may radius na 5 μm lamang at isang π-phase modulation power consumption na lamang. 0.8 mW.Ang ipinakilala na pagkakaiba-iba ng amplitude ay mas mababa sa 10%.Ang mas bihira ay ang modulator na ito ay pantay na epektibo para sa pinakamahirap na asul at berdeng mga banda sa nakikitang spectrum."
Itinuro din ni Nanfang Yu na kahit na malayo sila sa pag-abot sa antas ng pagsasama-sama ng mga produktong elektroniko, ang kanilang trabaho ay kapansin-pansing pinaliit ang agwat sa pagitan ng mga photonic switch at electronic switch."Kung pinapayagan lamang ng nakaraang teknolohiya ng modulator ang pagsasama-sama ng 100 waveguide phase modulators na binigyan ng partikular na chip footprint at power budget, maaari na nating isama ang 10,000 phase shifter sa parehong chip para makamit ang mas kumplikadong Function."
Sa madaling sabi, ang pamamaraang ito ng disenyo ay maaaring ilapat sa mga electro-optic modulator upang mabawasan ang inookupahang espasyo at pagkonsumo ng boltahe.Maaari rin itong gamitin sa iba pang spectral range at iba pang iba't ibang disenyo ng resonator.Sa kasalukuyan, ang pangkat ng pananaliksik ay nakikipagtulungan upang ipakita ang nakikitang spectrum na LIDAR na binubuo ng mga phase shifter arrays batay sa naturang mga microring.Sa hinaharap, maaari rin itong ilapat sa maraming aplikasyon gaya ng pinahusay na optical nonlinearity, mga bagong laser, at 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 China - Beijing Zhongguancun, ay isang high-tech na enterprise na nakatuon sa paglilingkod sa mga domestic at foreign research institution, research institute, unibersidad at enterprise scientific research personnel.Ang aming kumpanya ay pangunahing nakatuon sa independiyenteng pananaliksik at pagpapaunlad, disenyo, pagmamanupaktura, pagbebenta ng mga produktong optoelectronic, at nagbibigay ng mga makabagong solusyon at propesyonal, personalized na serbisyo para sa mga siyentipikong mananaliksik at mga inhinyero sa industriya.Pagkatapos ng mga taon ng independiyenteng pagbabago, ito ay nakabuo ng isang mayaman at perpektong serye ng mga produktong photoelectric, na malawakang ginagamit sa munisipyo, militar, transportasyon, kapangyarihang elektrikal, pananalapi, edukasyon, medikal at iba pang industriya.
Inaasahan namin ang pakikipagtulungan sa iyo!
Oras ng post: Mar-29-2023