V posledních letech vědci z různých zemí použili integrovanou fotoniku k postupnému realizaci manipulace s infračervenými světelnými vlnami a aplikovali je na vysokorychlostní sítě 5G, senzory čipů a autonomní vozidla. V současné době, s neustálým prohlubováním tohoto výzkumného směru, začali vědci provádět hloubkovou detekci kratších viditelných světelných pásů a vyvíjet rozsáhlejší aplikace, jako jsou lidar na úrovni ChIP, AR/VR/MR (Enhanced/Virtual/Hybrid) Reality), holografické zobrazení, kvantové procesní čipy, atd.
Rozsáhlá integrace modulátorů optické fáze je jádrem optického subsystému pro optické směrování na čipu a tvarování volného prostoru. Tyto dvě funkce prima ry jsou nezbytné pro realizaci různých aplikací. U modulátorů optické fáze ve viditelném rozsahu světla je však obzvláště náročné splňovat požadavky vysoké propustnosti a vysoké modulace současně. K splnění tohoto požadavku musí i nejvhodnější nitrid křemíkového nitridu a lithia niobátů zvýšit objem a spotřebu energie.
K vyřešení tohoto problému navrhli Michal Lipson a Nanfang Yu z Columbia University modulátor termooptické fáze křemíku nitridu na základě adiabatického rezonátoru mikro-prstenců. Dokázali, že mikrobovní rezonátor pracuje v silném stavu vazby. Zařízení může dosáhnout fázové modulace s minimální ztrátou. Ve srovnání s běžnými modulátory fáze vlnovodu má zařízení alespoň řád snižování velikosti prostoru a spotřeby energie. Související obsah byl publikován v Nature Photonics.
Michal Lipson, přední odborník v oblasti integrované fotoniky, založený na nitridu křemíku, řekl: „Klíčem k našemu navrhovanému řešení je použít optický rezonátor a pracovat v tzv. Silném spojovacím stavu.“
Optický rezonátor je vysoce symetrická struktura, která může přeměnit změnu malého indexu lomu na fázovou změnu prostřednictvím více cyklů světelných paprsků. Obecně ji lze rozdělit do tří různých pracovních stavů: „při spojení“ a „při spojení“. Kritická vazba “a„ silná vazba “. Mezi nimi může „při vazbě“ poskytnout pouze omezenou fázovou modulaci a zavede zbytečné změny amplitudy a „kritická vazba“ způsobí podstatnou optickou ztrátu, čímž se ovlivní skutečný výkon zařízení.
Pro dosažení úplné 2π fázové modulace a minimální změny amplitudy výzkumný tým manipuloval s mikroringem ve stavu „silné vazby“. Síla spojky mezi mikroringovou a „sběrnicí“ je nejméně desetkrát vyšší než ztráta mikroringu. Po sérii návrhů a optimalizace je konečná struktura zobrazena na obrázku níže. Jedná se o rezonanční prsten se zužující se šířkou. Část úzkého vlnovodu zlepšuje optickou sílu vazby mezi „sběrnicí“ a mikro-cívkou. Široká část vlnovodu Ztráta světla mikroringu je snížena snížením optického rozptylu boční stěny.
Heqing Huang, první autor příspěvku, také uvedl: „Navrhli jsme miniaturní, energetickou úsporu a extrémně nízko-ztrátovou viditelný světelný fázový modulátor s poloměrem pouze 5 μm a π-fázovou modulační spotřebu energie pouze 0,8 MW. Zavedená změna amplitudy je menší než 10%. Co je vzácnější, je to, že tento modulátor je stejně efektivní pro nejobtížnější modré a zelené pruhy ve viditelném spektru. “
Nanfang Yu také poukázal na to, že ačkoliv zdaleka nedosahují úrovně integrace elektronických produktů, jejich práce dramaticky zúžila mezeru mezi fotonickými spínači a elektronickými přepínači. "Pokud předchozí technologie modulátoru umožnila pouze integraci 100 modulátorů fáze vlnovodů vzhledem k určitému rozpočtu na stopu a výkonu, můžeme nyní integrovat 10 000 fázových řadičů na stejný čip, abychom dosáhli složitější funkce."
Stručně řečeno, tato metoda návrhu může být použita na elektrooptické modulátory, aby se snížila spotřeba obsazeného prostoru a napětí. Může být také použit v jiných spektrálních rozsazích a dalších různých rezonátorech. V současné době výzkumný tým spolupracuje na demonstraci viditelného spektra LIDAR složeného z pole fázových řazení na základě takových mikroringů. V budoucnu jej lze také použít na mnoho aplikací, jako je zvýšená optická nelinearita, nové lasery a nová kvantová optika.
Zdroj článku: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Peking Rofea Optoelectronics Co., Ltd. se sídlem v čínském „Silicon Valley“-Peking Zhongguancun, je high-tech podnik věnovaný sloužícím domácím a zahraničním výzkumným institucím, ústavům, univerzitám a podnikovým vědeckým výzkumným pracovníkem. Naše společnost se zabývá hlavně nezávislým výzkumem a vývojem, designem, výrobou, prodejem optoelektronických produktů a poskytuje inovativní řešení a profesionální, personalizované služby pro vědecké výzkumné pracovníky a průmyslové inženýry. Po letech nezávislých inovací vytvořila bohatou a dokonalou řadu fotoelektrických produktů, které se široce používají v komunálním, vojenském, dopravě, elektrické energii, financích, vzdělávání, lékařském a jiném průmyslu.
Těšíme se na spolupráci s vámi!
Čas příspěvku: březen-29-2023