Viime vuosina useiden maiden tutkijat ovat käyttäneet integroitua fotoniikkaa toteuttaakseen peräkkäin infrapunavaloaaltojen manipulointia ja soveltaa niitä nopeisiin 5G-verkkoihin, siruantureihin ja autonomisiin ajoneuvoihin. Tällä hetkellä tämän tutkimussuunnan jatkuvan syventymisen myötä tutkijat ovat alkaneet tehdä syvällistä lyhyempien näkyvän valokaistojen havaitsemista ja kehittää laajempia sovelluksia, kuten sirutason LIDAR, AR/VR/MR (enhanced/virtual/ hybridi) Todellisuus) Lasit, holografiset näytöt, kvanttiprosessointisirut, aivoihin istutetut optogeneettiset anturit jne.
Optisten vaihemodulaattoreiden laajamittainen integrointi on optisen alijärjestelmän ydin sirun optista reititystä ja vapaan tilan aaltorintaman muotoilua varten. Nämä kaksi ensisijaista toimintoa ovat välttämättömiä erilaisten sovellusten toteuttamiselle. Näkyvän valon alueella olevien optisten vaihemodulaattoreiden kohdalla on kuitenkin erityisen haastavaa täyttää korkean läpäisevyyden ja korkean modulaation vaatimukset samanaikaisesti. Tämän vaatimuksen täyttämiseksi sopivimpienkin piinitridi- ja litiumniobaattimateriaalien on lisättävä tilavuutta ja tehonkulutusta.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi Michal Lipson ja Nanfang Yu Columbian yliopistosta suunnittelivat piinitridilämpöoptisen vaihemodulaattorin, joka perustuu adiabaattiseen mikrorengasresonaattoriin. He osoittivat, että mikrorengasresonaattori toimii vahvassa kytkentätilassa. Laite voi saavuttaa vaihemodulaation minimaalisella häviöllä. Tavallisiin aaltoputkivaihemodulaattoreihin verrattuna laitteen tilan- ja tehonkulutus on pienentynyt vähintään suuruusluokkaa. Asiaan liittyvä sisältö on julkaistu Nature Photonicsissa.
Michal Lipson, piinitridipohjaisen integroidun fotoniikan alan johtava asiantuntija, sanoi: "Avain ehdottamaamme ratkaisuamme on käyttää optista resonaattoria ja toimia niin sanotussa vahvassa kytkentätilassa."
Optinen resonaattori on erittäin symmetrinen rakenne, joka voi muuntaa pienen taitekertoimen muutoksen vaihemuutokseksi useiden valonsäteiden jaksojen kautta. Yleensä se voidaan jakaa kolmeen eri toimintatilaan: "kytkennän alla" ja "kytkennän alla". Kriittinen kytkentä" ja "vahva kytkentä". Niistä "alikytkentä" voi tarjota vain rajoitetun vaihemodulaation ja aiheuttaa tarpeettomia amplitudimuutoksia, ja "kriittinen kytkentä" aiheuttaa huomattavan optisen häviön, mikä vaikuttaa laitteen todelliseen suorituskykyyn.
Täydellisen 2π-vaihemodulaation ja minimaalisen amplitudin muutoksen saavuttamiseksi tutkimusryhmä manipuloi mikrorengasta "vahvassa kytkentätilassa". Mikrorenkaan ja ”väylän” välinen kytkentälujuus on vähintään kymmenen kertaa suurempi kuin mikrorenkaan häviö. Suunnittelusarjan ja optimoinnin jälkeen lopullinen rakenne näkyy alla olevassa kuvassa. Tämä on resonanssirengas, jonka leveys on kapeneva. Kapea aaltoputkiosa parantaa optista kytkentälujuutta "väylän" ja mikrokelan välillä. Leveä aaltoputkiosa Mikrorenkaan valohäviö vähenee vähentämällä sivuseinän optista sirontaa.
Heqing Huang, artikkelin ensimmäinen kirjoittaja, sanoi myös: "Olemme suunnitelleet pienoiskokoisen, energiaa säästävän ja erittäin pienihäviöisen näkyvän valon vaihemodulaattorin, jonka säde on vain 5 μm ja jonka π-vaihemodulaation tehonkulutus on vain 0,8 mW. Esitetty amplitudivaihtelu on alle 10 %. Harvinaisempaa on, että tämä modulaattori on yhtä tehokas näkyvän spektrin vaikeimmille sinisille ja vihreille vyöhykkeille."
Nanfang Yu huomautti myös, että vaikka he ovat kaukana elektronisten tuotteiden integraation tasosta, heidän työnsä on dramaattisesti kaventanut kuilua fotonikytkimien ja elektronisten kytkimien välillä. "Jos aiempi modulaattoritekniikka salli vain 100 aaltoputkivaihemodulaattorin integroinnin tietyllä sirun jalanjäljellä ja tehobudjetilla, voimme nyt integroida 10 000 vaiheensiirrintä samaan siruun monimutkaisemman toiminnan saavuttamiseksi."
Lyhyesti sanottuna tätä suunnittelumenetelmää voidaan soveltaa sähköoptisiin modulaattoreihin tilan ja jännitteen kulutuksen vähentämiseksi. Sitä voidaan käyttää myös muilla spektrialueilla ja muissa erilaisissa resonaattorimalleissa. Tällä hetkellä tutkimusryhmä tekee yhteistyötä demonstroidakseen näkyvän spektrin LIDAR:ia, joka koostuu tällaisiin mikrorenkaisiin perustuvista vaiheensiirrinryhmistä. Tulevaisuudessa sitä voidaan soveltaa myös moniin sovelluksiin, kuten tehostettuun optiseen epälineaarisuuteen, uusiin lasereihin ja uuteen kvanttioptiikkaan.
Artikkelin lähde: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., joka sijaitsee Kiinan "Piilaaksossa" - Beijing Zhongguancunissa, on korkean teknologian yritys, joka on omistautunut palvelemaan kotimaisia ja ulkomaisia tutkimuslaitoksia, tutkimuslaitoksia, yliopistoja ja yritysten tieteellistä tutkimushenkilöstöä. Yrityksemme toimii pääasiassa optoelektronisten tuotteiden itsenäiseen tutkimukseen ja kehittämiseen, suunnitteluun, valmistukseen, myyntiin ja tarjoaa innovatiivisia ratkaisuja ja ammattitaitoisia, yksilöllisiä palveluita tieteellisille tutkijoille ja teollisuusinsinööreille. Vuosien itsenäisen innovaation jälkeen se on muodostanut rikkaan ja täydellisen sarjan valosähköisiä tuotteita, joita käytetään laajalti kunnallis-, sotilas-, kuljetus-, sähkö-, rahoitus-, koulutus-, lääketieteen ja muilla aloilla.
Odotamme innolla yhteistyötä kanssasi!
Postitusaika: 29.3.2023