Viimastel aastatel on erinevate riikide teadlased kasutanud integreeritud fotoonikat, et järjestikku realiseerida infrapuna valguslainete manipuleerimist ja rakendada neid kiiretes 5G võrkudes, kiibiandurites ja autonoomsetes sõidukites.Praegu on selle uurimissuuna pideva süvenemisega teadlased hakanud põhjalikult tuvastama lühemaid nähtava valguse ribasid ja arendama ulatuslikumaid rakendusi, nagu kiibitasemel LIDAR, AR/VR/MR (täiustatud/virtuaalne/). hübriid) Reaalsus) Prillid, holograafilised kuvarid, kvanttöötluskiibid, ajju implanteeritud optogeneetilised sondid jne.
Optiliste faasimodulaatorite laiaulatuslik integreerimine on kiibil oleva optilise marsruutimise ja vaba ruumi lainefrondi kujundamise optilise alamsüsteemi tuum.Need kaks peamist funktsiooni on erinevate rakenduste realiseerimiseks hädavajalikud.Nähtava valguse vahemikus olevate optiliste faasimodulaatorite puhul on aga eriti keeruline täita samaaegselt kõrge läbilaskvuse ja kõrge modulatsiooni nõudeid.Selle nõude täitmiseks peavad isegi kõige sobivamad räninitriid- ja liitiumniobaatmaterjalid suurendama mahtu ja energiatarbimist.
Selle probleemi lahendamiseks kavandasid Michal Lipson ja Nanfang Yu Columbia ülikoolist räninitriidi termooptilise faasimodulaatori, mis põhines adiabaatilisel mikrorõngasresonaatoril.Nad tõestasid, et mikrorõnga resonaator töötab tugevas sidestusseisundis.Seade suudab saavutada faasimodulatsiooni minimaalse kaoga.Võrreldes tavaliste lainejuhi faasimodulaatoritega on seadmel ruumi- ja energiatarbimise suurus vähemalt suurusjärgus vähenenud.Seotud sisu on avaldatud ajakirjas Nature Photonics.
Räninitriidil põhineva integreeritud fotoonika valdkonna juhtiv ekspert Michal Lipson ütles: "Meie pakutud lahenduse võti on kasutada optilist resonaatorit ja töötada niinimetatud tugevas sidestusolekus."
Optiline resonaator on väga sümmeetriline struktuur, mis võib muuta väikese murdumisnäitaja muutuse faasimuutuseks läbi mitme valguskiirte tsükli.Üldiselt võib selle jagada kolme erinevasse tööolekusse: "haakeseadise all" ja "ühenduse all".Kriitiline sidestus" ja "tugev sidumine".Nende hulgas võib "alla sidestus" pakkuda ainult piiratud faasimodulatsiooni ja toob kaasa tarbetuid amplituudimuutusi ning "kriitiline sidumine" põhjustab märkimisväärset optilist kadu, mõjutades seeläbi seadme tegelikku jõudlust.
Täieliku 2π-faasi modulatsiooni ja minimaalse amplituudimuutuse saavutamiseks manipuleeris uurimisrühm mikrorõngast "tugeva sidestuse" olekus.Mikrorõnga ja “bussi” vaheline ühendustugevus on vähemalt kümme korda suurem kui mikrorõnga kadu.Pärast mitmeid disainilahendusi ja optimeerimist on lõplik struktuur näidatud alloleval joonisel.See on kitseneva laiusega resonantsrõngas.Kitsas lainejuhiosa parandab optilise sidestuse tugevust "siini" ja mikromähise vahel.Lai lainejuhtosa Mikrorõnga valguskadu vähendab külgseina optilise hajumise vähendamine.
Selle artikli esimene autor Heqing Huang ütles samuti: "Oleme kavandanud miniatuurse, energiasäästliku ja äärmiselt väikese kadudega nähtava valguse faasimodulaatori, mille raadius on ainult 5 μm ja π-faasi modulatsiooni võimsustarve ainult 0,8 mW.Sisestatud amplituudimuutus on alla 10%.Haruldasem on see, et see modulaator on võrdselt efektiivne nähtava spektri kõige keerulisemate siniste ja roheliste ribade jaoks.
Nanfang Yu märkis ka, et kuigi nad ei ole kaugeltki elektroonikatoodete integreerimise tasemeni jõudmas, on nende töö järsult vähendanud lõhet fotoonlülitite ja elektrooniliste lülitite vahel."Kui eelmine modulaatoritehnoloogia võimaldas teatud kiibi jalajälje ja võimsuseelarvega integreerida ainult 100 lainejuhi faasimodulaatorit, siis nüüd saame integreerida samale kiibile 10 000 faasinihutit, et saavutada keerulisem funktsioon."
Lühidalt öeldes saab seda projekteerimismeetodit rakendada elektrooptiliste modulaatorite puhul, et vähendada hõivatud ruumi ja pingetarbimist.Seda saab kasutada ka teistes spektrivahemikes ja muudes erinevates resonaatorikujundustes.Praegu teeb uurimisrühm koostööd, et demonstreerida nähtava spektri LIDAR, mis koosneb sellistel mikrorõngastel põhinevatest faasinihkemassiividest.Tulevikus saab seda rakendada ka paljudes rakendustes, nagu täiustatud optiline mittelineaarsus, uued laserid ja uus kvantoptika.
Artikli allikas: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Hiina Silicon Valleys – Pekingi Zhongguancunis asuv Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. on kõrgtehnoloogiline ettevõte, mis on pühendunud kodumaiste ja välismaiste uurimisasutuste, uurimisinstituutide, ülikoolide ja ettevõtete teadustöötajate teenindamisele.Meie ettevõte tegeleb peamiselt optoelektroonikatoodete sõltumatu uurimis- ja arendustegevuse, projekteerimise, tootmise, müügiga ning pakub uuenduslikke lahendusi ja professionaalseid isikupärastatud teenuseid teadlastele ja tööstusinseneridele.Pärast aastatepikkust sõltumatut innovatsiooni on see moodustanud rikkaliku ja täiusliku fotoelektriliste toodete seeria, mida kasutatakse laialdaselt munitsipaal-, sõjaväe-, transpordi-, elektri-, rahandus-, haridus-, meditsiini- ja muudes tööstusharudes.
Ootame teiega koostööd!
Postitusaeg: 29. märts 2023