Yn 'e lêste jierren hawwe ûndersikers út ferskate lannen yntegreare fotonika brûkt om de manipulaasje fan ynfrareade ljochtweagen opienfolgjend te realisearjen en se ta te passen op hege-snelheid 5G-netwurken, chipsensors en autonome auto's. Op it stuit, mei de trochgeande ferdjipping fan dizze ûndersyksrjochting, binne ûndersikers begûn mei it útfieren fan yngeande deteksje fan koartere sichtbere ljochtbannen en it ûntwikkeljen fan wiidweidiger tapassingen, lykas chip-nivo LIDAR, AR/VR/MR (ferbettere/firtuele/hybride) Reality) brillen, holografyske displays, kwantumferwurkingschips, optogenetyske sondes ymplantearre yn 'e harsens, ensfh.
De grutskalige yntegraasje fan optyske fazemodulatoren is de kearn fan it optyske subsysteem foar optyske routing op 'e chip en it foarmjen fan frije romtegolffronten. Dizze twa primêre funksjes binne essensjeel foar de realisaasje fan ferskate tapassingen. Foar optyske fazemodulatoren yn it sichtbere ljochtberik is it lykwols benammen in útdaging om tagelyk te foldwaan oan 'e easken fan hege transmittânsje en hege modulaasje. Om oan dizze eask te foldwaan, moatte sels de meast geskikte silisiumnitride- en lithiumniobaatmaterialen it folume en enerzjyferbrûk ferheegje.
Om dit probleem op te lossen, hawwe Michal Lipson en Nanfang Yu fan 'e Universiteit fan Columbia in termo-optyske fazemodulator fan silisiumnitride ûntwurpen basearre op 'e adiabatyske mikro-ringresonator. Se hawwe bewiisd dat de mikro-ringresonator wurket yn in sterke koppelingssteat. It apparaat kin fazemodulaasje berikke mei minimaal ferlies. Yn ferliking mei gewoane golfliederfazemodulatoren hat it apparaat op syn minst in fermindering fan romte en enerzjyferbrûk. De relatearre ynhâld is publisearre yn Nature Photonics.
Michal Lipson, in liedende ekspert op it mêd fan yntegreare fotonika, basearre op silisiumnitride, sei: "De kaai ta ús foarstelde oplossing is om in optyske resonator te brûken en te operearjen yn in saneamde sterke koppelingssteat."
De optyske resonator is in tige symmetryske struktuer, dy't in lytse feroaring yn brekkingsyndeks kin omsette yn in fazeferoaring troch meardere syklusen fan ljochtstrielen. Yn 't algemien kin it wurde ferdield yn trije ferskillende wurkstaten: "ûnderkoppeling" en "ûnderkoppeling". Krityske koppeling" en "sterke koppeling". Dêrûnder kin "ûnderkoppeling" allinich beheinde fazemodulaasje leverje en sil ûnnedige amplitudeferoarings yntrodusearje, en "krityske koppeling" sil substansjeel optysk ferlies feroarsaakje, wêrtroch't de werklike prestaasjes fan it apparaat beynfloede wurde.
Om folsleine 2π-fazemodulaasje en minimale amplitudeferoaring te berikken, manipulearre it ûndersyksteam de mikroring yn in "sterke koppeling"-steat. De koppelingsterkte tusken de mikroring en de "bus" is teminsten tsien kear heger as it ferlies fan 'e mikroring. Nei in searje ûntwerpen en optimalisaasje wurdt de definitive struktuer werjûn yn 'e ûndersteande figuer. Dit is in resonante ring mei in taps tapse breedte. It smelle golfliederdiel ferbetteret de optyske koppelingsterkte tusken de "bus" en de mikrospoel. It brede golfliederdiel It ljochtferlies fan 'e mikroring wurdt fermindere troch de optyske fersprieding fan 'e sydwand te ferminderjen.
Heqing Huang, de earste auteur fan it artikel, sei ek: "Wy hawwe in miniatuer, enerzjybesparjende en ekstreem leechferlies sichtbere ljochtfazemodulator ûntworpen mei in straal fan mar 5 μm en in π-fazemodulaasje-enerzjyferbrûk fan mar 0,8 mW. De ynfierde amplitudefariaasje is minder as 10%. Wat seldsumer is, is dat dizze modulator like effektyf is foar de dreechste blauwe en griene bannen yn it sichtbere spektrum."
Nanfang Yu wiisde der ek op dat hoewol se fier fan it nivo fan yntegraasje fan elektroanyske produkten binne, har wurk de kloof tusken fotonyske skeakels en elektroanyske skeakels dramatysk lytser makke hat. "As de foarige modulatortechnology allinich de yntegraasje fan 100 golfliederfazemodulatoren tastie jûn in bepaalde chipfoetôfdruk en enerzjybudzjet, dan kinne wy no 10.000 fazeferskowers op deselde chip yntegrearje om in kompleksere funksje te berikken."
Koartsein, dizze ûntwerpmetoade kin tapast wurde op elektro-optyske modulators om de besette romte en spanningsferbrûk te ferminderjen. It kin ek brûkt wurde yn oare spektrale beriken en oare ferskillende resonatorûntwerpen. Op it stuit wurket it ûndersyksteam gear om de sichtbere spektrum LIDAR te demonstrearjen dy't bestiet út fazeferskowingsarrays basearre op sokke mikroringen. Yn 'e takomst kin it ek tapast wurde op in protte tapassingen lykas ferbettere optyske net-lineariteit, nije lasers en nije kwantumoptyk.
Artikelboarne: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., leit yn Sina's "Silicon Valley" - Beijing Zhongguancun, is in hightech-ûndernimming dy't him rjochtet op it tsjinjen fan binnen- en bûtenlânske ûndersyksynstellingen, ûndersyksynstituten, universiteiten en wittenskiplik ûndersykspersoniel fan bedriuwen. Us bedriuw hâldt him benammen dwaande mei ûnôfhinklik ûndersyk en ûntwikkeling, ûntwerp, produksje, ferkeap fan opto-elektronyske produkten, en leveret ynnovative oplossingen en profesjonele, personaliseare tsjinsten foar wittenskiplike ûndersikers en yndustriële yngenieurs. Nei jierren fan ûnôfhinklike ynnovaasje hat it in rike en perfekte searje fotoelektryske produkten foarme, dy't in soad brûkt wurde yn gemeentlike, militêre, ferfier, elektrisiteit, finânsjes, ûnderwiis, medyske en oare yndustry.
Wy sjogge út nei gearwurking mei jo!
Pleatsingstiid: 29 maart 2023