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.Saat ini, dengan pendalaman terus-menerus dari arah penelitian ini, para peneliti telah mulai melakukan deteksi mendalam terhadap pita cahaya tampak yang lebih pendek dan mengembangkan aplikasi yang lebih luas, seperti LIDAR tingkat chip, AR/VR/MR (enhanced/virtual/ hybrid) Realitas) Kacamata, layar holografik, chip pemrosesan kuantum, probe optogenetik yang ditanamkan di otak, dll.
Integrasi modulator fase optik skala besar adalah inti dari subsistem optik untuk perutean optik on-chip dan pembentukan muka gelombang ruang bebas.Kedua fungsi utama ini penting untuk realisasi berbagai aplikasi.Namun, untuk modulator fase optik dalam rentang cahaya tampak, memenuhi persyaratan transmitansi tinggi dan modulasi tinggi pada saat yang bersamaan merupakan tantangan tersendiri.Untuk memenuhi persyaratan ini, bahkan bahan silikon nitrida dan litium niobate yang paling sesuai pun 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 kondisi kopling yang kuat.Perangkat dapat mencapai modulasi fase dengan kerugian minimal.Dibandingkan dengan modulator fase pandu gelombang biasa, perangkat ini setidaknya memiliki pengurangan ruang dan konsumsi daya dalam urutan besarnya.Konten terkait telah dipublikasikan di Nature Photonics.
Michal Lipson, pakar terkemuka di bidang fotonik terintegrasi, berdasarkan silikon nitrida, mengatakan: “Kunci dari solusi yang kami usulkan adalah menggunakan resonator optik dan beroperasi dalam kondisi kopling yang kuat.”
Resonator optik adalah struktur yang sangat simetris, yang dapat mengubah perubahan indeks bias kecil menjadi perubahan fasa melalui beberapa siklus berkas cahaya.Secara umum, ini dapat dibagi menjadi tiga kondisi kerja yang berbeda: “di bawah kopling” dan “di bawah kopling.”Kopling kritis” dan “kopel kuat”.Diantaranya, "kopel bawah" hanya dapat memberikan modulasi fase terbatas dan akan menimbulkan perubahan amplitudo yang tidak perlu, dan "kopling kritis" akan menyebabkan kehilangan optik yang besar, sehingga memengaruhi kinerja perangkat yang sebenarnya.
Untuk mencapai modulasi fase 2π yang 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 adalah cincin resonansi dengan lebar meruncing.Bagian pandu gelombang yang sempit meningkatkan kekuatan kopling optik antara “bus” dan kumparan mikro.Bagian pandu gelombang lebar Kehilangan cahaya pada cincin mikro dikurangi dengan mengurangi hamburan optik pada dinding samping.
Heqing Huang, penulis pertama makalah ini, juga mengatakan: “Kami telah merancang modulator fase cahaya tampak miniatur, hemat energi, dan kehilangan sangat rendah dengan radius hanya 5 μm dan konsumsi daya modulasi fase π hanya 0,8mW.Variasi amplitudo yang diperkenalkan kurang dari 10%.Yang lebih langka lagi adalah modulator ini sama efektifnya untuk pita biru dan hijau yang paling sulit dalam spektrum tampak.”
Nanfang Yu juga menunjukkan bahwa meskipun mereka masih jauh dari mencapai tingkat integrasi produk elektronik, pekerjaan mereka telah secara dramatis mempersempit kesenjangan antara saklar fotonik dan saklar elektronik.“Jika teknologi modulator sebelumnya hanya mengizinkan integrasi 100 modulator fase pandu gelombang dengan jejak chip dan anggaran daya tertentu, maka kini kami 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 konsumsi ruang dan tegangan.Ini juga dapat digunakan dalam rentang spektral lain dan desain resonator berbeda lainnya.Saat ini, tim peneliti bekerja sama untuk mendemonstrasikan spektrum tampak LIDAR yang terdiri dari susunan pemindah fasa berdasarkan mikroring tersebut.Di masa depan, ini juga dapat diterapkan pada banyak aplikasi seperti peningkatan nonlinier optik, laser baru, dan optik kuantum baru.
Sumber artikel: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelektronik Co, Ltd yang terletak di "Lembah Silikon" Tiongkok - Beijing Zhongguancun, adalah perusahaan teknologi tinggi yang didedikasikan untuk melayani lembaga penelitian, lembaga penelitian, universitas, dan personel penelitian ilmiah dalam dan luar negeri.Perusahaan kami terutama bergerak dalam penelitian dan pengembangan independen, desain, manufaktur, penjualan produk optoelektronik, dan menyediakan solusi inovatif dan layanan profesional dan personal untuk peneliti ilmiah dan insinyur industri.Setelah bertahun-tahun melakukan inovasi independen, ia telah membentuk serangkaian produk fotolistrik yang kaya dan sempurna, yang banyak digunakan di industri kota, militer, transportasi, tenaga listrik, keuangan, pendidikan, medis, dan lainnya.
Kami menantikan kerja sama dengan Anda!
Waktu posting: 29 Maret 2023