През последните години изследователи от различни страни използват интегрирана фотоника, за да реализират последователно манипулацията на инфрачервените светлинни вълни и да ги прилагат във високоскоростни 5G мрежи, чип сензори и автономни превозни средства. At present, with the continuous deepening of this research direction, researchers have begun to carry out in-depth detection of shorter visible light bands and develop more extensive applications, such as chip-level LIDAR, AR/VR/MR (enhanced/virtual/hybrid) Reality) Glasses, holographic displays, quantum processing chips, optogenetic probes implanted in the brain, etc.
Мащабната интеграция на оптичните фазови модулатори е ядрото на оптичната подсистема за оптично маршрутизиране на чипа и оформяне на вълновите фронти в свободното пространство. Тези две първични функции са от съществено значение за реализирането на различни приложения. Въпреки това, за оптични фазови модулатори в обхвата на видимата светлина, е особено предизвикателно да се отговори на изискванията на високото предаване и висока модулация едновременно. За да отговорят на това изискване, дори най -подходящите силициеви нитриди и литиеви ниобатни материали трябва да увеличат обема и консумацията на енергия.
За да разрешат този проблем, Михал Липсън и Нанфанг Ю от Колумбийския университет проектираха силиконов нитрид термооптичен фазов модулатор, базиран на адиабатния микро-пръстен резонатор. Те доказаха, че резонаторът на микро-пръстена работи в силно състояние на свързване. Устройството може да постигне фазова модулация с минимална загуба. В сравнение с обикновените модулатори на вълноводни фази, устройството има поне порядък на намаляване на пространството и консумацията на енергия. Свързаното съдържание е публикувано в Nature Photonics.
Михал Липсън, водещ експерт в областта на интегрираната фотоника, базирана на силициев нитрид, заяви: „Ключът към нашето предложено решение е да използваме оптичен резонатор и да се работи в така нареченото силно състояние на свързване.“
Оптичният резонатор е силно симетрична структура, която може да преобразува малка промяна на коефициента на пречупване във фазова промяна през множество цикли на светлинни лъчи. Като цяло тя може да бъде разделена на три различни работни състояния: „под свързване“ и „под свързване“. Критично свързване ”и„ Силно свързване. “ Сред тях „при свързване“ може да осигури само ограничена фазова модулация и ще въведе ненужни промени в амплитудата, а „критичното свързване“ ще доведе до съществена оптична загуба, като по този начин ще се отрази на действителната производителност на устройството.
За да постигне пълна 2π фазова модулация и промяна на минималната амплитуда, изследователският екип манипулира микроринга в състояние на „силно свързване“. Якостта на свързване между микроринга и „шината“ е поне десет пъти по -висока от загубата на микроринга. След поредица от дизайни и оптимизация, крайната структура е показана на фигурата по -долу. Това е резонансен пръстен с заострена ширина. Тесната вълноводна част подобрява оптичната якост на свързване между „шината“ и микро-намотката. Широката вълноводна част Загубата на светлинната загуба на микроринга се намалява чрез намаляване на оптичното разсейване на страничната стена.
Heqing Huang, първият автор на хартията, също каза: „Ние сме проектирали миниатюрен, енергийно пестене и изключително ниско загуба на фазов фазов модулатор с радиус от само 5 μm и π-фаза на модулация на модула от само 0,8 MW. Въведената амплитудна вариация е по -малка от 10%. Това, което е по -рядко, е, че този модулатор е еднакво ефективен за най -трудните сини и зелени ленти във видимия спектър. "
Nanfang Yu също така посочи, че въпреки че те далеч не достигат нивото на интегриране на електронните продукти, тяхната работа драстично стесни пропастта между фотонните превключватели и електронните превключватели. „Ако предишната технология на модулатора позволи само интегрирането на 100 модулатори на вълноводни фазови, дадени определен отпечатък на чип и бюджет за мощност, тогава вече можем да интегрираме 10 000 фазови превключватели на същия чип, за да постигнем по -сложна функция.“
Накратко, този метод на проектиране може да се приложи към електрооптични модулатори, за да се намали заетото пространство и потреблението на напрежение. Може да се използва и в други спектрални диапазони и други различни дизайни на резонатори. Понастоящем изследователският екип си сътрудничи, за да демонстрира видимия спектър лидар, съставен от фазови масиви на базата на такива микроринг. В бъдеще той може да се приложи и за много приложения като подобрена оптична нелинейност, нови лазери и нова квантова оптика.
Източник на статията: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., разположен в Китайската „Силиконовата долина“-Пекин Zhongguancun, е високотехнологично предприятие, посветено на обслужване на домашни и чуждестранни изследователски институции, изследователски институти, университети и служители на научните изследвания на научните изследвания. Нашата компания се занимава главно с независимите изследвания и разработки, проектиране, производство, продажби на оптоелектронни продукти и предоставя иновативни решения и професионални, персонализирани услуги за научни изследователи и индустриални инженери. След години на независими иновации, той формира богата и перфектна поредица от фотоелектрически продукти, които се използват широко в общински, военни, транспорт, електрическа енергия, финанси, образование, медицински и други индустрии.
Очакваме с нетърпение да сътрудничим с вас!
Време за публикация: Mar-29-2023