In onlangse jare het navorsers van verskeie lande geïntegreerde fotonika gebruik om die manipulasie van infrarooi liggolwe agtereenvolgens te verwesenlik en dit toe te pas op hoëspoed-5G-netwerke, skyfiesensors en outonome voertuie. Tans, met die voortdurende verdieping van hierdie navorsingsrigting, het navorsers begin om diepgaande opsporing van korter sigbare ligbande uit te voer en meer uitgebreide toepassings te ontwikkel, soos skyfievlak-LIDAR, AR/VR/MR (verbeterde/virtuele/hibriede) Realiteitsbrille, holografiese skerms, kwantumverwerkingsskyfies, optogenetiese probes wat in die brein ingeplant word, ens.
Die grootskaalse integrasie van optiese fasemodulators is die kern van die optiese substelsel vir optiese roetering en vryeruimte-golffrontvorming op die skyfie. Hierdie twee primêre funksies is noodsaaklik vir die verwesenliking van verskeie toepassings. Vir optiese fasemodulators in die sigbare ligbereik is dit egter besonder uitdagend om aan die vereistes van hoë transmissie en hoë modulasie gelyktydig te voldoen. Om aan hierdie vereiste te voldoen, moet selfs die mees geskikte silikonnitried- en litiumniobatmateriale die volume en kragverbruik verhoog.
Om hierdie probleem op te los, het Michal Lipson en Nanfang Yu van die Universiteit van Columbia 'n silikonnitried termo-optiese fasemodulator ontwerp gebaseer op die adiabatiese mikro-ringresonator. Hulle het bewys dat die mikro-ringresonator in 'n sterk koppeltoestand werk. Die toestel kan fasemodulasie met minimale verlies bereik. In vergelyking met gewone golfgeleierfasemodulators, het die toestel ten minste 'n ordegrootte vermindering in ruimte- en kragverbruik. Die verwante inhoud is in Nature Photonics gepubliseer.
Michal Lipson, 'n toonaangewende kenner op die gebied van geïntegreerde fotonika, gebaseer op silikonnitride, het gesê: "Die sleutel tot ons voorgestelde oplossing is om 'n optiese resonator te gebruik en in 'n sogenaamde sterk koppeltoestand te werk."
Die optiese resonator is 'n hoogs simmetriese struktuur wat 'n klein brekingsindeksverandering in 'n faseverandering kan omskakel deur verskeie siklusse van ligstrale. Oor die algemeen kan dit in drie verskillende werkstoestande verdeel word: "onderkoppeling" en "onderkoppeling". Kritieke koppeling" en "sterk koppeling". Onder hulle kan "onderkoppeling" slegs beperkte fasemodulasie verskaf en onnodige amplitudeveranderinge meebring, en "kritieke koppeling" sal aansienlike optiese verlies veroorsaak, wat die werklike werkverrigting van die toestel beïnvloed.
Om volledige 2π-fasemodulasie en minimale amplitudeverandering te bereik, het die navorsingspan die mikroring in 'n "sterk koppel"-toestand gemanipuleer. Die koppelsterkte tussen die mikroring en die "bus" is ten minste tien keer hoër as die verlies van die mikroring. Na 'n reeks ontwerpe en optimalisering word die finale struktuur in die figuur hieronder getoon. Dit is 'n resonante ring met 'n taps toelopende breedte. Die smal golfgeleierdeel verbeter die optiese koppelsterkte tussen die "bus" en die mikrospoel. Die wye golfgeleierdeel Die ligverlies van die mikroring word verminder deur die optiese verstrooiing van die sywand te verminder.
Heqing Huang, die eerste outeur van die artikel, het ook gesê: “Ons het 'n miniatuur, energiebesparende en uiters lae-verlies sigbare ligfasemodulator ontwerp met 'n radius van slegs 5 μm en 'n π-fase-modulasiekragverbruik van slegs 0.8 mW. Die ingevoerde amplitudevariasie is minder as 10%. Wat nog skaarser is, is dat hierdie modulator ewe effektief is vir die moeilikste blou en groen bande in die sigbare spektrum.”
Nanfang Yu het ook daarop gewys dat hoewel hulle ver van die vlak van integrasie van elektroniese produkte is, hul werk die gaping tussen fotoniese skakelaars en elektroniese skakelaars dramaties vernou het. “As die vorige modulatortegnologie slegs die integrasie van 100 golfgeleierfasemodulators toegelaat het gegewe 'n sekere skyfievoetspoor en kragbegroting, dan kan ons nou 10 000 faseverskuiwers op dieselfde skyfie integreer om meer komplekse funksies te bereik.”
Kortliks, hierdie ontwerpmetode kan toegepas word op elektro-optiese modulators om die besette ruimte en spanningsverbruik te verminder. Dit kan ook in ander spektrale reekse en ander verskillende resonatorontwerpe gebruik word. Tans werk die navorsingspan saam om die sigbare spektrum LIDAR te demonstreer wat bestaan uit faseverskuiwer-skikkings gebaseer op sulke mikroringe. In die toekoms kan dit ook toegepas word op baie toepassings soos verbeterde optiese nie-lineariteit, nuwe lasers en nuwe kwantumoptika.
Artikelbron: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., geleë in China se "Silicon Valley" – Beijing Zhongguancun, is 'n hoëtegnologie-onderneming wat toegewy is aan die diens van plaaslike en buitelandse navorsingsinstellings, navorsingsinstitute, universiteite en wetenskaplike navorsingspersoneel in ondernemings. Ons maatskappy is hoofsaaklik betrokke by die onafhanklike navorsing en ontwikkeling, ontwerp, vervaardiging, verkope van opto-elektroniese produkte, en bied innoverende oplossings en professionele, gepersonaliseerde dienste vir wetenskaplike navorsers en industriële ingenieurs. Na jare van onafhanklike innovasie het dit 'n ryk en perfekte reeks fotoëlektriese produkte gevorm, wat wyd gebruik word in munisipale, militêre, vervoer-, elektriese krag-, finansie-, onderwys-, mediese en ander nywerhede.
Ons sien uit na samewerking met u!
Plasingstyd: 29 Maart 2023