Son yıllarda, çeşitli ülkelerden araştırmacılar, kızılötesi ışık dalgalarının manipülasyonunu gerçekleştirmek ve bunları yüksek hızlı 5G ağlarına, çip sensörlerine ve özerk araçlara uygulamak için entegre fotonik kullandılar. Şu anda, bu araştırma yönünün sürekli derinleşmesiyle, araştırmacılar daha kısa görünür ışık bantlarının derinlemesine tespitini gerçekleştirmeye ve çip seviyesi lidar, AR/VR/MR (geliştirilmiş/sanal/hibrit) gerçeklik gibi daha kapsamlı uygulamalar geliştirmeye başladılar, beyinte holografik ekranlar, kuantum işlem fişleri, optojenetik prob, impatarya yayıldı.
Optik faz modülatörlerinin büyük ölçekli entegrasyonu, çip üstü optik yönlendirme ve serbest alan dalga önü şekillendirme için optik alt sistemin çekirdeğidir. Bu iki ilk işlev, çeşitli uygulamaların gerçekleştirilmesi için gereklidir. Bununla birlikte, görünür ışık aralığındaki optik faz modülatörleri için, aynı zamanda yüksek geçirgenlik ve yüksek modülasyon gereksinimlerini karşılamak özellikle zordur. Bu gereksinimi karşılamak için, en uygun silikon nitrür ve lityum niobat malzemelerinin bile hacmi ve güç tüketimini arttırması gerekir.
Bu sorunu çözmek için, Columbia Üniversitesi'nden Michal Lipson ve Nanfang Yu, adyabatik mikro halka rezonatörüne dayanan bir silikon nitrür termo-optik faz modülatörü tasarladı. Mikro halkanın rezonatörünün güçlü bir bağlantı durumunda çalıştığını kanıtladılar. Cihaz, minimum kayıpla faz modülasyonu elde edebilir. Sıradan dalga kılavuzu faz modülatörleri ile karşılaştırıldığında, cihaz en azından boşluk ve güç tüketiminde büyüklük azalması sırasına sahiptir. İlgili içerik Nature Photonics'te yayınlanmıştır.
Silikon nitrüre dayanan entegre fotonik alanında lider bir uzman olan Michal Lipson, “Önerilen çözümümüzün anahtarı optik rezonatör kullanmak ve güçlü bir bağlantı durumunda çalışmaktır.”
Optik rezonatör, küçük bir kırılma indisi değişikliğini birden fazla ışık ışını döngüsü yoluyla bir faz değişikliğine dönüştürebilen oldukça simetrik bir yapıdır. Genel olarak, üç farklı çalışma durumuna ayrılabilir: “Kuplaj altında” ve “Kuplaj Altında”. Kritik bağlantı ”ve“ güçlü bağlantı ”. Bunlar arasında, “kuplajın altında” sadece sınırlı faz modülasyonu sağlayabilir ve gereksiz genlik değişiklikleri getirecektir ve “kritik bağlantı” önemli optik kaybına neden olacak ve böylece cihazın gerçek performansını etkileyecektir.
Tam 2π fazlı modülasyon ve minimal genlik değişikliği elde etmek için, araştırma ekibi mikrorayı “güçlü bir bağlantı” durumunda manipüle etti. Mikroring ve “veri yolu” arasındaki bağlantı mukavemeti, mikroring kaybından en az on kat daha yüksektir. Bir dizi tasarım ve optimizasyondan sonra, son yapı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Bu, konik genişliğe sahip rezonant bir halkadır. Dar dalga kılavuzu kısmı, “veri yolu” ve mikro bobin arasındaki optik bağlantı mukavemetini geliştirir. Geniş dalga kılavuzu, mikroringin ışık kaybı, yan duvarın optik saçılmasını azaltarak azalır.
Makalenin ilk yazarı Heqing Huang da şunları söyledi: “Sadece 5 μm yarıçapı ve sadece 0.8 mW'lık bir π faz modülasyon güç tüketimi olan minyatür, enerji tasarrufu ve son derece düşük kayıplı görünür faz modülatörü tasarladık. Tanıtılan genlik varyasyonu%10'dan azdır. Daha nadir olan, bu modülatörün görünür spektrumdaki en zor mavi ve yeşil bantlar için eşit derecede etkili olmasıdır. ”
Nanfang Yu, elektronik ürünlerin entegrasyon seviyesine ulaşmaktan uzak olmalarına rağmen, çalışmalarının fotonik anahtarlar ve elektronik anahtarlar arasındaki boşluğu önemli ölçüde daralttığını belirtti. “Önceki modülatör teknolojisi, belirli bir çip ayak izi ve güç bütçesi verilen 100 dalga kılavuzu faz modülatörünün entegrasyonuna izin veriyorsa, daha karmaşık bir işlev elde etmek için şimdi aynı çipte 10.000 fazlı değiştiriciyi entegre edebiliriz.”
Kısacası, bu tasarım yöntemi, işgal altındaki alanı ve voltaj tüketimini azaltmak için elektro-optik modülatörlere uygulanabilir. Diğer spektral aralıklarda ve diğer farklı rezonatör tasarımlarında da kullanılabilir. Şu anda, araştırma ekibi, bu tür mikrorlara dayanan faz kaydırma dizilerinden oluşan görünür spektrum lidarını göstermek için işbirliği yapıyor. Gelecekte, gelişmiş optik doğrusal olmama, yeni lazerler ve yeni kuantum optik gibi birçok uygulamaya da uygulanabilir.
Makale Kaynak: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6Ihstkmbpqkdov4coukxa
Çin'in “Silikon Vadisi”-Pekin Zhongguancun'da bulunan Pekin Rosea Optoelectronics Co., Ltd. Şirketimiz esas olarak bağımsız araştırma ve geliştirme, tasarım, imalat, optoelektronik ürünlerin satışları ile ilgilenmektedir ve bilimsel araştırmacılar ve endüstri mühendisleri için yenilikçi çözümler ve profesyonel, kişiselleştirilmiş hizmetler sunmaktadır. Yıllarca süren bağımsız inovasyondan sonra, belediye, askeri, ulaşım, elektrik gücü, finans, eğitim, tıbbi ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılan zengin ve mükemmel bir dizi fotoelektrik ürün oluşturmuştur.
Sizinle işbirliği yapmayı dört gözle bekliyoruz!
Gönderme Zamanı: MAR-29-2023