W ostatnich latach naukowcy z różnych krajów wykorzystali zintegrowaną fotonikę, aby sukcesywnie uświadomić sobie manipulację falami oświetleniowymi i zastosować je do szybkich sieci 5G, czujników ChIP i pojazdów autonomicznych. Obecnie, przy ciągłym pogłębieniu tego kierunku badań, naukowcy zaczęli wykonywać dogłębne wykrywanie krótszych pasm światła widzialnego i opracowywać bardziej obszerne zastosowania, takie jak lidar poziomu, AR/VR/MR (ulepszone/wirtualne/hybrydowe) szklanki, holograficzne wyświetlacze, wyświetlacze holograficzne, kwantowe chipsy, optogenetyczne sondażu implantowane w mózgu itp.
Integracja modulatorów fazowych na dużą skalę jest rdzeniem podsystemu optycznego do routingu optycznego na chipie i kształtowania frontu falowego. Te dwie funkcje Prima Ry są niezbędne do realizacji różnych zastosowań. Jednak w przypadku modulatorów fazowych optycznych w zakresie światła widzialnego szczególnie trudne jest jednocześnie spełnienie wymagań wysokiej transmitancji i wysokiej modulacji. Aby spełnić ten wymóg, nawet najbardziej odpowiednie materiały azotku krzemowego i litowego niobate muszą zwiększyć objętość i zużycie energii.
Aby rozwiązać ten problem, Michal Lipson i Nanfang Yu z Columbia University zaprojektowali modulator fazy termooptycznej azotku krzemowego na podstawie adiabatycznego rezonatora mikro-pierścienia. Udowodnili, że rezonator mikro-ringowy działa w silnym stanie sprzęgającym. Urządzenie może osiągnąć modulację faz przy minimalnej straty. W porównaniu ze zwykłymi modulatorami fazy falowodu, urządzenie ma co najmniej rząd wielkości zmniejszenia przestrzeni i zużycia energii. Powiązane treści zostały opublikowane w Nature Photonics.
Michal Lipson, wiodący ekspert w dziedzinie zintegrowanej fotoniki, oparty na azotku krzemu, powiedział: „Kluczem do naszego proponowanego rozwiązania jest użycie rezonatora optycznego i działanie w tak zwanym silnym stanie sprzęgającym”.
Rezonator optyczny jest wysoce symetryczną strukturą, która może przekonwertować małą zmianę współczynnika załamania światła na zmianę fazową przez wiele cykli wiązek światła. Zasadniczo można go podzielić na trzy różne stany robocze: „w ramach sprzężenia” i „w połączeniu”. Krytyczne sprzężenie ”i„ Silne sprzężenie ”. Wśród nich „w połączeniu” może zapewnić jedynie ograniczoną modulację fazową i wprowadzi niepotrzebne zmiany amplitudy, a „sprzężenie krytyczne” spowoduje znaczną stratę optyczną, wpływając w ten sposób na rzeczywistą wydajność urządzenia.
Aby osiągnąć całkowitą modulację fazową 2π i minimalną zmianę amplitudy, zespół badawczy manipulował mikroringiem w stanie „silnego sprzęgania”. Siła sprzęgania między mikroringiem a „autobusem” jest co najmniej dziesięć razy wyższa niż utrata mikroringu. Po serii projektów i optymalizacji końcowa struktura pokazano na poniższym rysunku. Jest to pierścień rezonansowy o zwężonej szerokości. Wąska część falowodu poprawia wytrzymałość sprzęgła optycznego między „magistralą” a mikro-cewką. Część szerokiego falowodu utrata światła mikroringu jest zmniejszona poprzez zmniejszenie rozpraszania optycznej ściany bocznej.
HEQING HUANG, pierwszy autor artykułu, powiedział również: „Zaprojektowaliśmy miniaturowy, oszczędzający energię i niezwykle niską przegraną modulator fazy światła widzialnego o promieniu zaledwie 5 μm i zużycie mocy modulacji fazy π tylko 0,8 MW. Wprowadzona zmienność amplitudy jest mniejsza niż 10%. Tym, co jest rzadsze, jest to, że ten modulator jest równie skuteczny w przypadku najtrudniejszych niebieskich i zielonych pasm w widmie widzialnym. ”
Nanfang Yu wskazał również, że chociaż nie są one dalekie od osiągnięcia poziomu integracji produktów elektronicznych, ich praca dramatycznie zawęziła lukę między przełącznikami fotonicznymi a przełącznikami elektronicznymi. „Jeśli poprzednia technologia modulatora pozwoliła jedynie na integrację 100 modulatorów faz falowych, biorąc pod uwagę określony ślad chipowy i budżet mocy, możemy teraz zintegrować 10 000 manetek fazowych na tym samym układie, aby osiągnąć bardziej złożoną funkcję”.
Krótko mówiąc, tę metodę projektowania można zastosować do modulatorów elektrooptycznych w celu zmniejszenia zajętej przestrzeni i zużycia napięcia. Może być również stosowany w innych zakresach widmowych i innych różnych projektach rezonatorów. Obecnie zespół badawczy współpracuje, aby zademonstrować widzialny lidar spektrum złożony z macierzy zmiany biegów fazowych opartych na takich mikrorach. W przyszłości można go również zastosować do wielu aplikacji, takich jak ulepszona nieliniowość optyczna, nowe lasery i nowe optyka kwantowa.
Źródło artykułu: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Pekin Rofea Optoelectronics Co., Ltd. zlokalizowany w chińskiej „Dolinie Krzemowej”-Pekin Zhongguancun, jest przedsiębiorstwem zaawansowanym technologią zajmującym się obsługą krajowych i zagranicznych instytucji badawczych, instytutów badawczych, uniwersytetów i przedsiębiorstw. Nasza firma zajmuje się głównie niezależnymi badaniami i rozwojem, projektowaniem, produkcją, sprzedaży produktów optoelektronicznych oraz zapewnia innowacyjne rozwiązania i profesjonalne, spersonalizowane usługi dla naukowców i inżynierów przemysłowych. Po latach niezależnych innowacji założył bogatą i doskonałą serię produktów fotoelektrycznych, które są szeroko stosowane w gminie, wojsku, transporcie, energii elektrycznej, finansach, edukacji, medycynie i innych branżach.
Z niecierpliwością czekamy na współpracę z Tobą!
Czas po: 29-2023