Dina sababaraha taun ka pengker, para panaliti ti sababaraha nagara parantos nganggo fotonik terpadu pikeun sacara berturut-turut ngawujudkeun manipulasi gelombang cahaya infra red sareng nerapkeunana kana jaringan 5G kecepatan tinggi, sensor chip, sareng kendaraan otonom. Ayeuna, kalayan terus-terusan ngajeroan arah panalungtikan ieu, para panaliti parantos mimiti ngalaksanakeun deteksi anu jero ngeunaan pita cahaya anu katingali anu langkung pondok sareng ngembangkeun aplikasi anu langkung éksténsif, sapertos LIDAR tingkat chip, Kacamata AR/VR/MR (ditingkatkeun/virtual/hibrida) Realitas, tampilan holografik, chip pamrosésan kuantum, probe optogenetik anu diimplan dina uteuk, jsb.
Integrasi modulator fase optik skala ageung mangrupikeun inti tina subsistem optik pikeun routing optik on-chip sareng pembentukan gelombang rohangan bébas. Dua fungsi utama ieu penting pikeun ngawujudkeun rupa-rupa aplikasi. Nanging, pikeun modulator fase optik dina rentang cahaya anu katingali, hésé pisan pikeun minuhan sarat transmitansi anu luhur sareng modulasi anu luhur dina waktos anu sami. Pikeun minuhan sarat ieu, bahkan bahan silikon nitrida sareng litium niobate anu paling cocog kedah ningkatkeun volume sareng konsumsi daya.
Pikeun ngarengsekeun masalah ieu, Michal Lipson sareng Nanfang Yu ti Universitas Columbia ngarancang modulator fase termo-optik silikon nitrida dumasar kana resonator mikro-cincin adiabatik. Aranjeunna ngabuktikeun yén resonator mikro-cincin beroperasi dina kaayaan gandéng anu kuat. Alat ieu tiasa ngahontal modulasi fase kalayan karugian minimal. Dibandingkeun sareng modulator fase pandu gelombang biasa, alat ieu sahenteuna gaduh réduksi urutan magnitudo dina konsumsi rohangan sareng daya. Eusi anu aya hubunganana parantos diterbitkeun dina Nature Photonics.
Michal Lipson, ahli terkemuka dina widang fotonik terpadu, dumasar kana silikon nitrida, nyarios: "Konci pikeun solusi anu diusulkeun nyaéta nganggo resonator optik sareng beroperasi dina kaayaan anu disebut kopling kuat."
Resonator optik nyaéta struktur anu simétris pisan, anu tiasa ngarobih parobahan indéks bias leutik janten parobahan fase ngalangkungan sababaraha siklus sinar cahaya. Sacara umum, éta tiasa dibagi kana tilu kaayaan kerja anu béda: "under coupling" sareng "under coupling." "Critical coupling" sareng "strong coupling". Di antarana, "under coupling" ngan ukur tiasa nyayogikeun modulasi fase terbatas sareng bakal ngenalkeun parobahan amplitudo anu teu perlu, sareng "critical coupling" bakal nyababkeun karugian optik anu ageung, sahingga mangaruhan kinerja alat anu saleresna.
Pikeun ngahontal modulasi fase 2π anu lengkep sareng parobahan amplitudo minimal, tim panalungtikan ngamanipulasi microring dina kaayaan "gandeng kuat". Kakuatan gandeng antara microring sareng "beus" sahenteuna sapuluh kali langkung luhur tibatan leungitna microring. Saatos serangkaian desain sareng optimasi, struktur ahir dipidangkeun dina gambar di handap ieu. Ieu mangrupikeun cincin résonansi kalayan lébar anu meruncing. Bagian waveguide anu sempit ningkatkeun kakuatan gandeng optik antara "beus" sareng mikro-koil. Bagian waveguide anu lega Leungitna cahaya microring dikirangan ku cara ngirangan panyebaran optik tina témbok sisi.
Heqing Huang, panulis munggaran ieu makalah, ogé nyarios: "Kami parantos ngarancang modulator fase cahaya katingali miniatur, hemat énergi, sareng rugi-rugi anu handap pisan kalayan radius ngan ukur 5 μm sareng konsumsi daya modulasi fase-π ngan ukur 0,8 mW. Variasi amplitudo anu diwanohkeun kirang ti 10%. Anu langkung jarang nyaéta modulator ieu sami efektifna pikeun pita biru sareng héjo anu paling sesah dina spéktrum anu katingali."
Nanfang Yu ogé nunjukkeun yén sanaos aranjeunna masih jauh tina ngahontal tingkat integrasi produk éléktronik, padamelan aranjeunna parantos ngirangan jurang antara saklar fotonik sareng saklar éléktronik sacara dramatis. "Upami téknologi modulator sateuacana ngan ukur ngamungkinkeun integrasi 100 modulator fase waveguide anu dipasihan tapak suku chip sareng anggaran daya anu tangtu, maka ayeuna urang tiasa ngahijikeun 10.000 pemindah fase dina chip anu sami pikeun ngahontal Fungsi anu langkung rumit."
Singkatna, metode desain ieu tiasa diterapkeun kana modulator éléktro-optik pikeun ngirangan rohangan anu dianggo sareng konsumsi tegangan. Éta ogé tiasa dianggo dina rentang spéktral anu sanés sareng desain resonator anu béda. Ayeuna, tim panalungtikan nuju damel bareng pikeun nunjukkeun spéktrum LIDAR anu katingali anu diwangun ku susunan penggeser fase dumasar kana mikroring sapertos kitu. Ka hareupna, éta ogé tiasa diterapkeun kana seueur aplikasi sapertos nonlinieritas optik anu ditingkatkeun, laser énggal, sareng optik kuantum énggal.
Sumber artikel: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. anu aya di "Silicon Valley" Cina - Beijing Zhongguancun, nyaéta perusahaan téknologi tinggi anu dikhususkeun pikeun ngalayanan lembaga panalungtikan domestik sareng asing, lembaga panalungtikan, universitas sareng tanaga panalungtikan ilmiah perusahaan. Perusahaan kami utamina kalibet dina panalungtikan sareng pamekaran mandiri, desain, manufaktur, penjualan produk optoelektronik, sareng nyayogikeun solusi inovatif sareng jasa profésional sareng pribadi pikeun panaliti ilmiah sareng insinyur industri. Saatos mangtaun-taun inovasi mandiri, éta parantos ngabentuk séri produk fotolistrik anu beunghar sareng sampurna, anu seueur dianggo dina industri kota, militer, transportasi, tenaga listrik, keuangan, pendidikan, médis sareng anu sanésna.
Kami ngarepkeun kerjasama sareng anjeun!
Waktos posting: 29-Mar-2023