Viime vuosina eri maiden tutkijat ovat käyttäneet integroitua fotoniikkaa peräkkäin infrapunaaltojen manipuloinnin toteuttamiseksi ja soveltamaan niitä nopeaan 5G-verkkoon, siruantureihin ja autonomisiin ajoneuvoihin. Tällä hetkellä tutkijat ovat alkaneet suorittaa tämän tutkimussuunnan jatkuvan syventämisen lyhyempien näkyvien valonkaistojen perusteellisen havaitsemisen ja kehittämään laajempia sovelluksia, kuten sirutason lidaria, AR/VR/MR (parannettuja/virtuaalisia/hybridiä) todellisuus) lasit, holografiset näytöt, kvantinkäsittelypaikat, optogeneettiset koettimet, jotka ovat implantoivat aivot, etc. etc. jne.
Optisten faasimodulaattorien laajamittainen integrointi on optisen alijärjestelmän ydin optisen reitityksen ja vapaan tilan aaltofrontin muotoiluun. Nämä kaksi ensisijaista toimintoa ovat välttämättömiä eri sovellusten toteuttamiselle. Näkyvän valon alueen optisten vaihemodulaattoreiden osalta on kuitenkin erityisen haastavaa täyttää korkean läpäisyn ja korkean modulaation vaatimukset samanaikaisesti. Tämän vaatimuksen täyttämiseksi jopa kaikkein sopivimpien piinitridi- ja litium -niobaattimateriaalien on oltava määrän ja virrankulutuksen lisäämiseksi.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi Columbian yliopiston Michal Lipson ja Nanfang Yu suunnittelivat piinitridi-termo-optisen faasimodulaattorin, joka perustuu adiabaattiseen mikrorengasresonaattoriin. He osoittivat, että mikrorengasresonaattori toimii vahvassa kytkentätilassa. Laite voi saavuttaa vaihemodulaation vähäisellä häviöllä. Verrattuna tavallisiin aaltojohtovaihemodulaattoreihin, laitteella on ainakin avaruuden ja virrankulutuksen suuruusluokka. Aiheeseen liittyvä sisältö on julkaistu Nature Photonicsissa.
Michal Lipson, integroidun fotoniikan alan asiantuntija, joka perustuu piinitridiin, sanoi: "Avain ehdotettuun ratkaisuun on käyttää optista resonaattoria ja toimia ns. Vahvassa kytkentätilassa."
Optinen resonaattori on erittäin symmetrinen rakenne, joka voi muuntaa pienen taitekertoimen muutoksen vaihemuutokseksi useiden valonsäteiden syklien läpi. Yleensä se voidaan jakaa kolmeen eri työtilaan: ”kytkentä” ja “kytkentä”. Kriittinen kytkentä ”ja“ vahva kytkentä ”. Niistä ”kytkentä” voi tarjota vain rajoitetun vaiheen modulaation ja aiheuttaa tarpeettomia amplitudimuutoksia, ja ”kriittinen kytkentä” aiheuttaa huomattavan optisen menetyksen, mikä vaikuttaa laitteen todelliseen suorituskykyyn.
Täydellisen 2π -vaiheen modulaation ja minimaalisen amplitudimuutoksen saavuttamiseksi tutkimusryhmä manipuloi mikrorointia ”vahvassa kytkentä” -tilassa. Mikroroinnin ja ”väylän” välinen kytkentälujuus on vähintään kymmenen kertaa korkeampi kuin mikroraation menetys. Suunnittelun ja optimoinnin jälkeen lopullinen rakenne on esitetty alla olevassa kuvassa. Tämä on resonanssirengas, jolla on kapeneva leveys. Kapea aaltojohtoosa parantaa optista kytkentälujuutta ”väylän” ja mikrokaukon välillä. Leveä aaltojohtoosa Mikrorin valonhäviö vähenee vähentämällä sivuseinämän optista sirontaa.
Paperin ensimmäinen kirjoittaja Heqing Huang sanoi myös: ”Olemme suunnitelleet miniatyyrin, energiansäästöä ja erittäin vähäisen menetyksen näkyvän valofaasimodulaattorin, jonka säde on vain 5 μm ja π-vaiheen modulaatiovoimankulutus vain 0,8 MW. Käytetty amplitudin vaihtelu on alle 10%. Harvinaisempaa on, että tämä modulaattori on yhtä tehokas näkyvän spektrin vaikeimmille sinisille ja vihreille nauhoille. "
Nanfang Yu huomautti myös, että vaikka ne eivät ole kaukana elektronisten tuotteiden integroinnin tasosta, niiden työ on dramaattisesti kaventanut fotonisten kytkimien ja elektronisten kytkimien välistä rakoa. "Jos edellinen modulaattoritekniikka mahdollisti vain 100 aaltojohtovaihemodulaattorin integroinnin, jolloin tietty sirujen jalanjälki ja tehobudjetti integroidaan, voimme nyt integroida 10 000 vaihesiirtoa samaan siruun monimutkaisemman toiminnan saavuttamiseksi."
Lyhyesti sanottuna tätä suunnittelumenetelmää voidaan soveltaa elektro-optisiin modulaattoreihin miehitetyn tilan ja jännitteen kulutuksen vähentämiseksi. Sitä voidaan käyttää myös muilla spektrialueilla ja muissa erilaisissa resonaattorisuunnissa. Tällä hetkellä tutkimusryhmä tekee yhteistyötä osoittaakseen näkyvän spektrin lidarin, joka koostuu vaiheiden siirtäjistä tällaisten mikroringien perusteella. Tulevaisuudessa sitä voidaan soveltaa myös moniin sovelluksiin, kuten parannetulle optinen epälineaarisuus, uudet laserit ja uudet kvanttioptiikat.
Artikkelin lähde: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Peking Rofea Optoelectronics Co., Ltd., joka sijaitsee Kiinan ”Piilaaksossa”-Peking Zhongguancunissa, on korkean teknologian yritys, joka on omistettu palvelemaan kotimaisia ja ulkomaisia tutkimuslaitoksia, tutkimuslaitoksia, yliopistoja ja yritystutkimushenkilöstöä. Yrityksemme harjoittaa pääasiassa riippumatonta tutkimusta ja kehitystä, suunnittelua, valmistusta, optoelektronisten tuotteiden myyntiä, ja tarjoaa innovatiivisia ratkaisuja ja ammatillisia, henkilökohtaisia palveluita tieteellisille tutkijoille ja teollisuusinsinööreille. Vuosien riippumattomien innovaatioiden jälkeen se on muodostanut rikkaan ja täydellisen valosähkötuotteiden sarjan, jota käytetään laajasti kunnallisella, armeijalla, kuljetuksella, sähkövoimalla, rahoituksella, koulutuksella, lääketieteellisellä ja muilla toimialoilla.
Odotamme innolla yhteistyötä kanssasi!
Viestin aika: Maaliskuu-29-2023