Son yıllarda, çeşitli ülkelerden araştırmacılar, kızılötesi ışık dalgalarının manipülasyonunu ardışık olarak gerçekleştirmek ve bunları yüksek hızlı 5G ağlarına, çip sensörlerine ve otonom araçlara uygulamak için entegre fotonik kullandılar. Şu anda, bu araştırma yönünün sürekli derinleşmesiyle, araştırmacılar daha kısa görünür ışık bantlarının derinlemesine tespitini yapmaya ve çip düzeyinde LIDAR, AR/VR/MR (geliştirilmiş/sanal/hibrit) Gerçeklik) Gözlükleri, holografik ekranlar, kuantum işleme çipleri, beyne yerleştirilen optogenetik problar vb. gibi daha kapsamlı uygulamalar geliştirmeye başladılar.
Optik faz modülatörlerinin büyük ölçekli entegrasyonu, çip üstü optik yönlendirme ve serbest uzay dalga cephesi şekillendirme için optik alt sistemin çekirdeğini oluşturur. Bu iki birincil işlev, çeşitli uygulamaların gerçekleştirilmesi için olmazsa olmazdır. Ancak, görünür ışık aralığındaki optik faz modülatörleri için, aynı anda yüksek geçirgenlik ve yüksek modülasyon gereksinimlerini karşılamak özellikle zordur. Bu gereksinimi karşılamak için, en uygun silisyum nitrür ve lityum niyobat malzemelerinin bile hacmi ve güç tüketimini artırması gerekir.
Bu sorunu çözmek için Columbia Üniversitesi'nden Michal Lipson ve Nanfang Yu, adiabatik mikro halka rezonatörüne dayalı bir silikon nitrür termo-optik faz modülatörü tasarladılar. Mikro halka rezonatörünün güçlü bir kuplaj durumunda çalıştığını kanıtladılar. Cihaz, minimum kayıpla faz modülasyonu elde edebilir. Sıradan dalga kılavuzu faz modülatörleriyle karşılaştırıldığında, cihazda alan ve güç tüketiminde en az bir büyüklük sırası azalma vardır. İlgili içerik Nature Photonics'te yayınlanmıştır.
Silisyum nitrür bazlı entegre fotonik alanında önde gelen uzmanlardan Michal Lipson, "Önerdiğimiz çözümün anahtarı, optik bir rezonatör kullanmak ve güçlü bağlantı durumu adı verilen bir durumda çalışmaktır." dedi.
Optik rezonatör, küçük bir kırılma indisi değişimini birden fazla ışık huzmesi döngüsüyle faz değişimine dönüştürebilen oldukça simetrik bir yapıdır. Genel olarak, üç farklı çalışma durumuna ayrılabilir: "alt kuplaj" ve "alt kuplaj." Kritik kuplaj" ve "güçlü kuplaj." Bunlar arasında, "alt kuplaj" yalnızca sınırlı faz modülasyonu sağlayabilir ve gereksiz genlik değişimlerine neden olur ve "kritik kuplaj" önemli optik kayıplara neden olur ve böylece cihazın gerçek performansını etkiler.
Tam 2π faz modülasyonu ve minimum genlik değişimi elde etmek için araştırma ekibi mikro halkayı "güçlü kuplaj" durumunda manipüle etti. Mikro halka ile "bus" arasındaki kuplaj gücü, mikro halkanın kaybından en az on kat daha yüksektir. Bir dizi tasarım ve optimizasyondan sonra, nihai yapı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Bu, konik genişliğe sahip rezonanslı bir halkadır. Dar dalga kılavuzu parçası, "bus" ile mikro bobin arasındaki optik kuplaj gücünü artırır. Geniş dalga kılavuzu parçası Mikro halkanın ışık kaybı, yan duvarın optik saçılmasını azaltarak azaltılır.
Makalenin ilk yazarı Heqing Huang da şunları söyledi: “Yalnızca 5 μm yarıçapında ve yalnızca 0,8 mW π-faz modülasyon güç tüketiminde minyatür, enerji tasarruflu ve son derece düşük kayıplı bir görünür ışık faz modülatörü tasarladık. Sunulan genlik değişimi %10'dan azdır. Daha nadir olanı ise bu modülatörün görünür spektrumdaki en zor mavi ve yeşil bantlar için eşit derecede etkili olmasıdır.”
Nanfang Yu ayrıca, elektronik ürünlerin entegrasyon seviyesine ulaşmaktan uzak olsalar da çalışmalarının fotonik anahtarlar ile elektronik anahtarlar arasındaki boşluğu önemli ölçüde daralttığını belirtti. "Önceki modülatör teknolojisi, belirli bir çip ayak izi ve güç bütçesi verildiğinde yalnızca 100 dalga kılavuzu faz modülatörünün entegrasyonuna izin veriyorsa, şimdi daha karmaşık Fonksiyon elde etmek için aynı çipe 10.000 faz kaydırıcı entegre edebiliriz."
Kısacası, bu tasarım yöntemi işgal edilen alanı ve voltaj tüketimini azaltmak için elektro-optik modülatörlere uygulanabilir. Ayrıca diğer spektral aralıklarda ve diğer farklı rezonatör tasarımlarında da kullanılabilir. Şu anda araştırma ekibi, bu tür mikro halkalara dayalı faz kaydırıcı dizilerden oluşan görünür spektrum LIDAR'ını göstermek için işbirliği yapıyor. Gelecekte, gelişmiş optik doğrusal olmayanlık, yeni lazerler ve yeni kuantum optiği gibi birçok uygulamaya da uygulanabilir.
Makale kaynağı:https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Çin'in "Silikon Vadisi" - Pekin Zhongguancun'da bulunan Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., yurtiçi ve yurtdışı araştırma kurumlarına, araştırma enstitülerine, üniversitelere ve kurumsal bilimsel araştırma personeline hizmet etmeye adanmış bir yüksek teknoloji kuruluşudur. Şirketimiz esas olarak optoelektronik ürünlerin bağımsız araştırma ve geliştirme, tasarım, üretim, satışıyla ilgilenmektedir ve bilimsel araştırmacılar ve endüstri mühendisleri için yenilikçi çözümler ve profesyonel, kişiselleştirilmiş hizmetler sunmaktadır. Yıllarca süren bağımsız inovasyondan sonra, belediye, askeri, ulaştırma, elektrik enerjisi, finans, eğitim, tıp ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılan zengin ve mükemmel bir fotoelektrik ürün serisi oluşturmuştur.
Sizinle işbirliği yapmayı sabırsızlıkla bekliyoruz!
Gönderi zamanı: Mar-29-2023