Viimastel aastatel on erinevate riikide teadlased kasutanud integreeritud footonikat infrapunavalguselainete manipuleerimise järjestikuseks mõistmiseks ja nende rakendamiseks kiirete 5G-võrkude, kiibiandurite ja autonoomsete sõidukite jaoks. Praegu on selle uurimissuunda pideva süvenemisega teadlased hakanud läbi viima lühemate nähtavate valgusarvete põhjalikku tuvastamist ja arendama ulatuslikumaid rakendusi, näiteks kiibitaseme lidar, AR/VR/MR (täiustatud/virtuaalne/hübriid) reaalsus), prillid, holograafilised showsid, kvantitöötlemise krõpsud, optogeneetilised pondid jne.
Optilise faasi modulaatorite laiaulatuslik integreerimine on optilise alamsüsteemi tuum, mis on mõeldud optilise marsruutimise ja vaba ruumi lainefrondi kujundamiseks. Need kaks primaarfunktsiooni on erinevate rakenduste realiseerimiseks hädavajalikud. Nähtava valguse vahemikus olevate optiliste faasimodulaatorite jaoks on eriti keeruline täita samal ajal kõrge läbilaskvuse ja kõrge modulatsiooni nõudeid. Selle nõude täitmiseks peavad mahu ja energiatarbimist suurendama isegi kõige sobivamaid räni nitriidi ja liitium -niobaadi materjale.
Selle probleemi lahendamiseks kavandasid Michal Lipson ja Columbia ülikooli Nanfang Yu räni nitriidi termo-optilise faasi modulaatori, mis põhineb adiabaatilisel mikrorõnga resonaatoril. Nad tõestasid, et mikrorõnga resonaator töötab tugevas sidumisseisundis. Seade võib saavutada faasimodulatsiooni minimaalse kaotusega. Võrreldes tavaliste lainejuhi faasimodulaatoritega, on seadmel ruumi ja energiatarve vähenemine vähemalt suurusjärgus. Sellega seotud sisu on avaldatud ajakirjas Nature Photonics.
Räni nitriidil põhineva integreeritud footonika valdkonna juhtiv ekspert Michal Lipson ütles: "Meie pakutud lahenduse võti on kasutada optilist resonaatorit ja töötada nn tugevas sidumis olekus."
Optiline resonaator on väga sümmeetriline struktuur, mis võib muuta väikese murdumisnäitaja muutuse faasivahetuseks läbi mitmete valguskiirte tsükli. Üldiselt võib selle jagada kolmeks erinevaks tööseisundiks: “Sidumise all” ja “Sidumise all”. Kriitiline sidumine ”ja“ tugev sidumine ”. Nende hulgas võib „haakeseadise all” pakkuda ainult piiratud faasi modulatsiooni ja põhjustab tarbetuid amplituudimuutusi ning „kriitiline sidumine” põhjustab olulist optilist kaotust, mõjutades seeläbi seadme tegelikku jõudlust.
2π -faasi täieliku modulatsiooni ja minimaalse amplituudimuutuse saavutamiseks manipuleeris uurimisrühm mikroreaga “tugevas sidumis”. Sidumistugevus mikroreaalse ja bussi vahel on vähemalt kümme korda suurem kui mikroreaalse kadu. Pärast disainide seeriat ja optimeerimist on lõplik struktuur näidatud alloleval joonisel. See on resonantsrõngas, mille laiusega laiusega on. Kitsas lainejuhi osa parandab optilist sidumistugevust „bussi” ja mikrokooli vahel. Lai lainejuhi osa väheneb mikrori valguse kadu, vähendades külgseina optilist hajumist.
Paberi esimene autor Heqing Huang ütles ka: „Oleme kavandanud miniatuurse, energiasäästliku ja äärmiselt madala kaotusega nähtava valguse faasi modulaatori, mille raadius on ainult 5 μM ja π-faasi modulatsiooni energiatarve on ainult 0,8 MW. Tutvustatud amplituudi variatsioon on alla 10%. Harvem on see, et see modulaator on nähtava spektri kõige raskemate siniste ja roheliste ribade jaoks võrdselt tõhus. ”
Nanfang Yu tõi ka tähelepanu sellele, et kuigi nad pole kaugeltki jõudnud elektrooniliste toodete integreerimise tasemeni, on nende töö dramaatiliselt kitsendanud fotooniliste lülitite ja elektrooniliste lülitite vahe. "Kui eelmine modulaatoritehnoloogia võimaldas integreerida ainult 100 lainejuhi faasimodulaatorit, kellele antakse teatav kiibi jalajälg ja elektrieelarve, siis saame nüüd keerukama funktsiooni saavutamiseks integreerida samale kiibile 10 000 faasi nihe."
Lühidalt, seda kujundusmeetodit saab rakendada elektro-optiliste modulaatorite jaoks, et vähendada hõivatud ruumi ja pinge tarbimist. Seda saab kasutada ka muudes spektraalvahemikes ja muudes erinevates resonaatori kujundustes. Praegu teeb uurimisrühm koostööd nähtava spektri lidari demonstreerimiseks, mis koosneb sellistel mikromaatidel põhinevatest faasihuvilistest massiividest. Tulevikus saab seda rakendada ka paljudes rakendustes, näiteks täiustatud optilise mittelineaarsuse, uute laserite ja uute kvantoptika jaoks.
Artikli allikas: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihSTkmbpqkdov4coukxa
Peking Rofea Optoelectronics Co., Ltd., mis asub Hiina “Silicon Valleys”-Peking Zhongguancun-on kõrgtehnoloogiaettevõte, mis on pühendunud kodumaiste ja välismaiste teadusasutuste, teadusasutuste, ülikoolide ja teaduslike teadusuuringute töötajate teenindamisele. Meie ettevõte tegeleb peamiselt sõltumatu uurimise ja arendamise, kavandamise, tootmise, optoelektrooniliste toodete müügiga ning pakub innovaatilisi lahendusi ja professionaalseid, isikupärastatud teenuseid teaduslikele teadlastele ja tööstusinseneridele. Pärast aastaid kestnud sõltumatut innovatsiooni on see moodustanud rikkaliku ja täiusliku fotoelektriliste toodete seeria, mida kasutatakse laialdaselt munitsipaal-, sõjaväe-, transpordi-, elektrienergia, rahanduse, hariduse, meditsiini- ja muu tööstuse alal.
Ootame teiega koostööd!
Postiaeg: 29. märts 20123