Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidik dari pelbagai negara telah menggunakan fotonik bersepadu untuk merealisasikan manipulasi gelombang cahaya inframerah secara berturut-turut dan menerapkannya pada rangkaian 5G berkelajuan tinggi, penderia cip dan kenderaan autonomi. Pada masa ini, dengan pendalaman berterusan hala tuju penyelidikan ini, penyelidik telah mula menjalankan pengesanan mendalam bagi jalur cahaya kelihatan yang lebih pendek dan membangunkan aplikasi yang lebih meluas, seperti LIDAR peringkat cip, AR/VR/MR (dipertingkatkan/maya/ hibrid) Realiti) Cermin mata, paparan holografik, cip pemprosesan kuantum, probe optogenetik yang ditanam di dalam otak, dsb.
Penyepaduan berskala besar modulator fasa optik ialah teras subsistem optik untuk penghalaan optik pada cip dan pembentukan muka gelombang ruang bebas. Kedua-dua fungsi utama ini penting untuk merealisasikan pelbagai aplikasi. Walau bagaimanapun, bagi modulator fasa optik dalam julat cahaya yang boleh dilihat, adalah amat mencabar untuk memenuhi keperluan pemancaran tinggi dan modulasi tinggi pada masa yang sama. Untuk memenuhi keperluan ini, bahan silikon nitrida dan litium niobate yang paling sesuai pun perlu meningkatkan volum dan penggunaan kuasa.
Untuk menyelesaikan masalah ini, Michal Lipson dan Nanfang Yu dari Columbia University mereka bentuk modulator fasa termooptik nitrida silikon berdasarkan resonator cincin mikro adiabatik. Mereka membuktikan bahawa resonator cincin mikro beroperasi dalam keadaan gandingan yang kuat. Peranti boleh mencapai modulasi fasa dengan kehilangan minimum. Berbanding dengan modulator fasa pandu gelombang biasa, peranti ini mempunyai sekurang-kurangnya urutan pengurangan magnitud dalam ruang dan penggunaan kuasa. Kandungan berkaitan telah diterbitkan dalam Nature Photonics.
Michal Lipson, pakar terkemuka dalam bidang fotonik bersepadu, berasaskan silikon nitrida, berkata: "Kunci kepada penyelesaian yang dicadangkan kami ialah menggunakan resonator optik dan beroperasi dalam keadaan gandingan yang dipanggil kuat."
Resonator optik ialah struktur yang sangat simetri, yang boleh menukar perubahan indeks biasan kecil kepada perubahan fasa melalui pelbagai kitaran pancaran cahaya. Secara amnya, ia boleh dibahagikan kepada tiga keadaan kerja yang berbeza: "di bawah gandingan" dan "di bawah gandingan." Gandingan kritikal" dan "gandingan kuat." Antaranya, "gandingan bawah" hanya boleh menyediakan modulasi fasa terhad dan akan memperkenalkan perubahan amplitud yang tidak perlu, dan "gandingan kritikal" akan menyebabkan kehilangan optik yang besar, sekali gus menjejaskan prestasi sebenar peranti.
Untuk mencapai modulasi fasa 2π lengkap dan perubahan amplitud yang minimum, pasukan penyelidik memanipulasi cincin mikro dalam keadaan "gandingan kuat". Kekuatan gandingan antara mikroring dan "bas" adalah sekurang-kurangnya sepuluh kali lebih tinggi daripada kehilangan mikroring. Selepas satu siri reka bentuk dan pengoptimuman, struktur akhir ditunjukkan dalam rajah di bawah. Ini adalah cincin resonans dengan lebar tirus. Bahagian pandu gelombang sempit meningkatkan kekuatan gandingan optik antara "bas" dan gegelung mikro. Bahagian pandu gelombang lebar Kehilangan cahaya gelang mikro dikurangkan dengan mengurangkan serakan optik dinding sisi.
Heqing Huang, pengarang pertama kertas itu, juga berkata: "Kami telah mereka bentuk modulator fasa cahaya boleh dilihat kecil, penjimatan tenaga dan kehilangan sangat rendah dengan jejari hanya 5 μm dan penggunaan kuasa modulasi fasa π hanya 0.8 mW. Variasi amplitud yang diperkenalkan adalah kurang daripada 10%. Apa yang lebih jarang ialah modulator ini sama-sama berkesan untuk jalur biru dan hijau yang paling sukar dalam spektrum yang boleh dilihat."
Nanfang Yu juga menegaskan bahawa walaupun mereka jauh daripada mencapai tahap penyepaduan produk elektronik, kerja mereka telah mengecilkan jurang secara mendadak antara suis fotonik dan suis elektronik. "Sekiranya teknologi modulator sebelumnya hanya membenarkan penyepaduan 100 modulator fasa pandu gelombang berdasarkan jejak cip tertentu dan bajet kuasa, maka kami kini boleh menyepadukan 10,000 pengalih fasa pada cip yang sama untuk mencapai Fungsi yang lebih kompleks."
Ringkasnya, kaedah reka bentuk ini boleh digunakan untuk modulator elektro-optik untuk mengurangkan penggunaan ruang dan voltan yang diduduki. Ia juga boleh digunakan dalam julat spektrum lain dan reka bentuk resonator lain yang berbeza. Pada masa ini, pasukan penyelidik bekerjasama untuk menunjukkan spektrum LIDAR yang boleh dilihat yang terdiri daripada tatasusunan penukar fasa berdasarkan cincin mikro tersebut. Pada masa hadapan, ia juga boleh digunakan pada banyak aplikasi seperti ketaklinieran optik yang dipertingkatkan, laser baharu dan optik kuantum baharu.
Sumber artikel:https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelektronik Co., Ltd. yang terletak di "Lembah Silikon" China – Beijing Zhongguancun, ialah perusahaan berteknologi tinggi yang berdedikasi untuk berkhidmat kepada institusi penyelidikan dalam dan luar negara, institut penyelidikan, universiti dan kakitangan penyelidikan saintifik perusahaan. Syarikat kami terlibat terutamanya dalam penyelidikan dan pembangunan bebas, reka bentuk, pembuatan, penjualan produk optoelektronik, dan menyediakan penyelesaian inovatif dan perkhidmatan peribadi yang profesional untuk penyelidik saintifik dan jurutera industri. Selepas bertahun-tahun inovasi bebas, ia telah membentuk satu siri produk fotoelektrik yang kaya dan sempurna, yang digunakan secara meluas dalam industri perbandaran, tentera, pengangkutan, kuasa elektrik, kewangan, pendidikan, perubatan dan lain-lain.
Kami mengharapkan kerjasama dengan anda!
Masa siaran: Mac-29-2023