Son yıllarda, çeşitli ülkelerden araştırmacılar, kızılötesi ışık dalgalarının manipülasyonunu başarılı bir şekilde gerçekleştirmek ve bunları yüksek hızlı 5G ağlarına, çip sensörlerine ve otonom araçlara uygulamak için entegre fotonik kullandılar.Şu anda, bu araştırma yönünün sürekli derinleşmesiyle birlikte araştırmacılar, daha kısa görünür ışık bantlarının derinlemesine tespitini yapmaya ve çip düzeyinde LIDAR, AR/VR/MR (gelişmiş/sanal/sanal) gibi daha kapsamlı uygulamalar geliştirmeye başladılar. Hibrit) Gerçeklik) Gözlükler, holografik ekranlar, kuantum işleme çipleri, beyne implante edilen optogenetik problar vb.
Optik faz modülatörlerinin büyük ölçekli entegrasyonu, çip üzerinde optik yönlendirme ve boş alan dalga cephesi şekillendirmesi için optik alt sistemin çekirdeğini oluşturur.Bu iki temel işlev, çeşitli uygulamaların gerçekleştirilmesi için gereklidir.Ancak görünür ışık aralığındaki optik faz modülatörleri için, yüksek geçirgenlik ve yüksek modülasyon gereksinimlerini aynı anda karşılamak özellikle zordur.Bu gereksinimi karşılamak için en uygun silisyum nitrür ve lityum niyobat malzemelerinin bile hacmini ve güç tüketimini arttırması gerekir.
Bu sorunu çözmek için Columbia Üniversitesi'nden Michal Lipson ve Nanfang Yu, adyabatik mikro halka rezonatörüne dayalı bir silikon nitrür termo-optik faz modülatörü tasarladı.Mikro halka rezonatörünün güçlü bir bağlantı durumunda çalıştığını kanıtladılar.Cihaz, minimum kayıpla faz modülasyonunu gerçekleştirebilir.Sıradan dalga kılavuzu faz modülatörleriyle karşılaştırıldığında, cihazın alan ve güç tüketiminde en azından bir miktar azalma vardır.İlgili içerik Nature Photonics'te yayınlandı.
Silisyum nitrür bazlı entegre fotonik alanında önde gelen uzmanlardan Michal Lipson şunları söyledi: "Önerilen çözümümüzün anahtarı, bir optik rezonatör kullanmak ve güçlü birleştirme durumu olarak adlandırılan bir durumda çalışmaktır."
Optik rezonatör, küçük bir kırılma indisi değişimini, birden fazla ışık hüzmesi döngüsü yoluyla bir faz değişimine dönüştürebilen oldukça simetrik bir yapıdır.Genel olarak üç farklı çalışma durumuna ayrılabilir: "bağlantı altında" ve "bağlantı altında".Kritik bağlantı” ve “güçlü bağlantı”.Bunların arasında, "yetersiz bağlantı" yalnızca sınırlı faz modülasyonu sağlayabilir ve gereksiz genlik değişikliklerine neden olur ve "kritik bağlantı" önemli optik kayba neden olur ve dolayısıyla cihazın gerçek performansını etkiler.
Tam 2π faz modülasyonu ve minimum genlik değişikliği elde etmek için araştırma ekibi, mikro halkayı "güçlü bağlantı" durumunda manipüle etti.Mikro halka ile "veri yolu" arasındaki bağlantı kuvveti, mikro halkanın kaybından en az on kat daha yüksektir.Bir dizi tasarım ve optimizasyondan sonra son yapı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.Bu, konik genişliğe sahip bir rezonans halkasıdır.Dar dalga kılavuzu kısmı "veri yolu" ile mikro bobin arasındaki optik bağlantı gücünü artırır.Geniş dalga kılavuzu kısmı Yan duvarın optik saçılımı azaltılarak mikro halkanın ışık kaybı azaltılır.
Makalenin ilk yazarı Heqing Huang şunları da söyledi: "Yalnızca 5 μm yarıçaplı ve π-faz modülasyonu güç tüketimi yalnızca 5 μm olan minyatür, enerji tasarruflu ve son derece düşük kayıplı bir görünür ışık faz modülatörü tasarladık. 0,8mW.Tanıtılan genlik değişimi %10'dan azdır.Daha nadir olan ise bu modülatörün görünür spektrumdaki en zor mavi ve yeşil bantlar için eşit derecede etkili olmasıdır."
Nanfang Yu ayrıca elektronik ürünlerin entegrasyon seviyesine ulaşmaktan çok uzak olmalarına rağmen çalışmalarının fotonik anahtarlar ile elektronik anahtarlar arasındaki boşluğu önemli ölçüde daralttığına dikkat çekti."Önceki modülatör teknolojisi, belirli bir çip alanı ve güç bütçesi göz önüne alındığında yalnızca 100 dalga kılavuzu faz modülatörünün entegrasyonuna izin veriyordu, o zaman artık daha karmaşık Fonksiyon elde etmek için 10.000 faz kaydırıcıyı aynı çip üzerine entegre edebiliriz."
Kısacası bu tasarım yöntemi elektro-optik modülatörlere uygulanarak işgal edilen alanı ve voltaj tüketimini azaltabilir.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'ı göstermek için işbirliği yapıyor.Gelecekte, gelişmiş optik doğrusal olmama, 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., yerli ve yabancı araştırma kurumlarına, araştırma enstitülerine, üniversitelere ve kurumsal bilimsel araştırma personeline hizmet vermeye adanmış bir yüksek teknoloji kuruluşudur.Şirketimiz ağırlıklı olarak optoelektronik ürünlerin bağımsız araştırma ve geliştirmesi, tasarımı, üretimi ve satışı ile ilgilenmektedir ve bilimsel araştırmacılar ve endüstri mühendisleri için yenilikçi çözümler ve profesyonel, kişiselleştirilmiş hizmetler sunmaktadır.Yıllar süren bağımsız inovasyondan sonra, belediye, askeri, ulaşım, elektrik, finans, eğitim, tıp ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılan zengin ve mükemmel bir fotoelektrik ürün serisi oluşturdu.
Sizinle işbirliği yapmayı sabırsızlıkla bekliyoruz!
Gönderim zamanı: Mar-29-2023