Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, para penyelidik dari pelbagai negara telah menggunakan fotonik bersepadu untuk merealisasikan manipulasi gelombang cahaya inframerah dan memohon kepada rangkaian 5G berkelajuan tinggi, sensor cip, dan kenderaan autonomi. Pada masa ini, dengan pendalaman yang berterusan dalam arah penyelidikan ini, para penyelidik telah mula menjalankan pengesanan yang mendalam terhadap band cahaya yang lebih pendek dan membangunkan aplikasi yang lebih luas, seperti lidar peringkat cip, AR/VR/MR (dipertingkatkan/maya/hibrid) realiti)
Penyepaduan besar-besaran modulator fasa optik adalah teras subsistem optik untuk penghalaan optik on-cip dan pembentukan gelombang ruang bebas. Kedua -dua fungsi prima ini adalah penting untuk merealisasikan pelbagai aplikasi. Walau bagaimanapun, untuk modulator fasa optik dalam julat cahaya yang kelihatan, sangat mencabar untuk memenuhi keperluan transmisi yang tinggi dan modulasi yang tinggi pada masa yang sama. Untuk memenuhi keperluan ini, walaupun bahan silikon nitrida dan litium niobate yang paling sesuai perlu meningkatkan jumlah dan penggunaan kuasa.
Untuk menyelesaikan masalah ini, Michal Lipson dan Nanfang Yu dari Columbia University merancang modulator fasa thermo-optik silikon nitrida berdasarkan resonator mikro-cincin 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 gelombang biasa, peranti ini mempunyai sekurang -kurangnya urutan pengurangan magnitud dalam ruang dan penggunaan kuasa. Kandungan yang berkaitan telah diterbitkan dalam Nature Photonics.
Michal Lipson, pakar terkemuka dalam bidang fotonik bersepadu, berdasarkan silikon nitrida, berkata: "Kunci penyelesaian yang dicadangkan adalah menggunakan resonator optik dan beroperasi dalam keadaan gandingan kuat yang dipanggil."
Resonator optik adalah struktur yang sangat simetri, yang boleh menukar perubahan indeks biasan kecil ke dalam perubahan fasa melalui pelbagai kitaran cahaya. Umumnya, ia boleh dibahagikan kepada tiga negeri kerja yang berbeza: "di bawah gandingan" dan "di bawah gandingan." Gandingan kritikal "dan" gandingan kuat. " Antaranya, "di bawah gandingan" hanya dapat menyediakan modulasi fasa terhad dan akan memperkenalkan perubahan amplitud yang tidak perlu, dan "gandingan kritikal" akan menyebabkan kehilangan optik yang besar, sehingga mempengaruhi prestasi sebenar peranti.
Untuk mencapai modulasi fasa 2π lengkap dan perubahan amplitud minimum, pasukan penyelidikan memanipulasi mikror dalam keadaan "gandingan kuat". Kekuatan gandingan antara mikror dan "bas" sekurang -kurangnya sepuluh kali lebih tinggi daripada kehilangan mikror. Selepas satu siri reka bentuk dan pengoptimuman, struktur akhir ditunjukkan dalam gambar di bawah. Ini adalah cincin resonan dengan lebar tirus. Bahagian gelombang sempit meningkatkan kekuatan gandingan optik antara "bas" dan gegelung mikro. Bahagian gelombang lebar yang luas kehilangan cahaya mikro dikurangkan dengan mengurangkan penyebaran optik sisi dinding.
Huang Huang, pengarang pertama kertas itu, juga berkata: "Kami telah merancang modulator fasa cahaya yang sangat rendah, penjimatan tenaga, dan sangat rendah dengan radius hanya 5 μm dan penggunaan kuasa modulasi π-fasa hanya 0.8 mW. Variasi amplitud yang diperkenalkan adalah kurang daripada 10%. Apa yang lebih jarang ialah modulator ini sama -sama berkesan untuk band biru dan hijau yang paling sukar dalam spektrum yang kelihatan. "
Nanfang Yu juga menegaskan bahawa walaupun mereka jauh dari mencapai tahap integrasi produk elektronik, kerja mereka secara dramatik menyempitkan jurang antara suis fotonik dan suis elektronik. "Jika teknologi modulator terdahulu hanya membenarkan penyepaduan 100 modulator fasa gelombang yang diberikan jejak cip dan anggaran kuasa tertentu, maka kami kini dapat mengintegrasikan 10,000 fasa shifters pada cip yang sama untuk mencapai fungsi yang lebih kompleks."
Singkatnya, kaedah reka bentuk ini boleh digunakan untuk modulator elektro-optik untuk mengurangkan ruang dan penggunaan voltan yang diduduki. Ia juga boleh digunakan dalam julat spektrum lain dan reka bentuk resonator lain yang berbeza. Pada masa ini, pasukan penyelidikan bekerjasama untuk menunjukkan spektrum lidar yang kelihatan terdiri daripada tatasusunan shifter fasa berdasarkan mikror tersebut. Pada masa akan datang, ia juga boleh digunakan untuk banyak aplikasi seperti nonlineariti optik yang dipertingkatkan, laser baru, dan optik kuantum baru.
Sumber Artikel: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. Terletak di "Silicon Valley" China-Beijing Zhongguanancun, adalah sebuah perusahaan berteknologi tinggi yang didedikasikan untuk berkhidmat kepada institusi penyelidikan domestik dan asing, institusi penyelidikan, universiti dan kakitangan penyelidikan saintifik. Syarikat kami terutamanya terlibat dalam penyelidikan dan pembangunan bebas, reka bentuk, pembuatan, jualan produk optoelektronik, dan menyediakan penyelesaian inovatif dan perkhidmatan profesional, peribadi untuk penyelidik saintifik dan jurutera perindustrian. Selepas bertahun -tahun inovasi bebas, ia telah membentuk siri produk fotoelektrik yang kaya dan sempurna, yang digunakan secara meluas dalam industri perbandaran, ketenteraan, pengangkutan, kuasa elektrik, kewangan, pendidikan, perubatan dan lain -lain.
Kami tidak sabar untuk bekerjasama dengan anda!
Masa Post: Mar-29-2023