Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti dari berbagai negara telah menggunakan fotonik terintegrasi untuk secara berturut-turut mewujudkan manipulasi gelombang cahaya inframerah dan menerapkannya pada jaringan 5G berkecepatan tinggi, sensor chip, dan kendaraan otonom. At present, with the continuous deepening of this research direction, researchers have begun to carry out in-depth detection of shorter visible light bands and develop more extensive applications, such as chip-level LIDAR, AR/VR/MR (enhanced/virtual/hybrid) Reality) Glasses, holographic displays, quantum processing chips, optogenetic probes implanted in the brain, etc.
Integrasi skala besar dari modulator fase optik adalah inti dari subsistem optik untuk routing optik on-chip dan pembentukan muka gelombang ruang bebas. Dua fungsi primasi ini sangat penting untuk realisasi berbagai aplikasi. Namun, untuk modulator fase optik dalam kisaran cahaya yang terlihat, sangat menantang untuk memenuhi persyaratan transmitansi tinggi dan modulasi tinggi pada saat yang sama. Untuk memenuhi persyaratan ini, bahkan bahan silikon nitrida dan lithium niobate yang paling cocok perlu meningkatkan volume dan konsumsi daya.
Untuk mengatasi masalah ini, Michal Lipson dan Nanfang Yu dari Universitas Columbia merancang modulator fase termo-optik silikon nitrida berdasarkan resonator cincin mikro adiabatik. Mereka membuktikan bahwa resonator cincin mikro beroperasi dalam keadaan kopling yang kuat. Perangkat dapat mencapai modulasi fase dengan kehilangan minimal. Dibandingkan dengan modulator fase pandu gelombang biasa, perangkat ini memiliki setidaknya urutan pengurangan besarnya ruang dan konsumsi daya. Konten terkait telah diterbitkan di Nature Photonics.
Michal Lipson, seorang ahli terkemuka di bidang fotonik terintegrasi, berdasarkan silikon nitrida, mengatakan: "Kunci dari solusi yang kami usulkan adalah menggunakan resonator optik dan beroperasi dalam keadaan kopling yang kuat."
Resonator optik adalah struktur yang sangat simetris, yang dapat mengubah perubahan indeks bias kecil menjadi perubahan fase melalui beberapa siklus balok cahaya. Secara umum, dapat dibagi menjadi tiga negara kerja yang berbeda: "di bawah penggabungan" dan "di bawah kopling." Kopling kritis "dan" kopling yang kuat. " Di antara mereka, "di bawah kopling" hanya dapat memberikan modulasi fase terbatas dan akan memperkenalkan perubahan amplitudo yang tidak perlu, dan "kopling kritis" akan menyebabkan kehilangan optik yang substansial, sehingga mempengaruhi kinerja aktual perangkat.
Untuk mencapai modulasi fase 2π lengkap dan perubahan amplitudo minimal, tim peneliti memanipulasi microring dalam keadaan "kopling kuat". Kekuatan kopling antara microring dan "bus" setidaknya sepuluh kali lebih tinggi daripada hilangnya microring. Setelah serangkaian desain dan optimasi, struktur akhir ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Ini adalah cincin resonansi dengan lebar meruncing. Bagian pandu gelombang yang sempit meningkatkan kekuatan kopling optik antara "bus" dan kumparan mikro. Bagian Waveguide yang lebar, kehilangan cahaya microring dikurangi dengan mengurangi hamburan optik dinding samping.
Heqing Huang, penulis pertama makalah ini, juga mengatakan: “Kami telah merancang miniatur, hemat energi, dan modulator fase cahaya terlihat sangat rendah dengan jari-jari hanya 5 μm dan konsumsi daya modulasi modulasi fase hanya 0,8 mW. Variasi amplitudo yang diperkenalkan kurang dari 10%. Yang lebih jarang adalah bahwa modulator ini sama -sama efektif untuk pita biru dan hijau paling sulit dalam spektrum yang terlihat. ”
Nanfang Yu juga menunjukkan bahwa meskipun mereka jauh dari mencapai tingkat integrasi produk elektronik, pekerjaan mereka secara dramatis mempersempit kesenjangan antara sakelar fotonik dan sakelar elektronik. “Jika teknologi modulator sebelumnya hanya memungkinkan integrasi 100 modulator fase waveguide yang diberikan jejak chip dan anggaran daya tertentu, maka kita sekarang dapat mengintegrasikan 10.000 pemindah fase pada chip yang sama untuk mencapai fungsi yang lebih kompleks.”
Singkatnya, metode desain ini dapat diterapkan pada modulator elektro-optik untuk mengurangi ruang yang ditempati dan konsumsi tegangan. Ini juga dapat digunakan dalam rentang spektral lainnya dan desain resonator lain yang berbeda. Saat ini, tim peneliti bekerja sama untuk menunjukkan lidar spektrum yang terlihat yang terdiri dari array fase shifter berdasarkan microrings tersebut. Di masa depan, ini juga dapat diterapkan pada banyak aplikasi seperti peningkatan optik nonlinier, laser baru, dan optik kuantum baru.
Sumber Artikel: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. yang berlokasi di "Silicon Valley" China-Beijing Zhongguancun, adalah perusahaan berteknologi tinggi yang didedikasikan untuk melayani lembaga penelitian domestik dan asing, lembaga penelitian, universitas dan personel penelitian ilmiah perusahaan. Perusahaan kami terutama terlibat dalam penelitian dan pengembangan independen, desain, manufaktur, penjualan produk optoelektronik, dan menyediakan solusi inovatif dan layanan profesional, yang dipersonalisasi untuk peneliti ilmiah dan insinyur industri. Setelah bertahun -tahun inovasi independen, ia telah membentuk serangkaian produk fotoelektrik yang kaya dan sempurna, yang banyak digunakan di kota, militer, transportasi, tenaga listrik, keuangan, pendidikan, industri medis, dan industri lainnya.
Kami menantikan kerja sama dengan Anda!
Waktu posting: Mar-29-2023