Under de senaste åren har forskare från olika länder använt integrerade fotonik för att successivt inse manipulation av infraröda ljusvågor och tillämpa dem på höghastighets 5G-nätverk, chipensorer och autonoma fordon. För närvarande, med den kontinuerliga fördjupningen av denna forskningsriktning, har forskare börjat genomföra djupgående upptäckt av kortare synliga ljusband och utveckla mer omfattande tillämpningar, såsom chipnivå lidar, AR/VR/MR (förbättrad/virtuell/hybrid) verklighet), holografiska skärmar, kvantprocesser, chips, optogetetiska probs Implanted in the hjärn, etc.
Den storskaliga integrationen av optiska fasmodulatorer är kärnan i det optiska delsystemet för optisk routing på chip och fritt utrymme. Dessa två prima ry -funktioner är viktiga för att förverkliga olika applikationer. För optiska fasmodulatorer i det synliga ljusområdet är det emellertid särskilt utmanande att uppfylla kraven för hög transmittans och hög modulering samtidigt. För att uppfylla detta krav måste till och med den mest lämpliga kiselnitrid- och litium -niobatmaterialet öka volymen och kraftförbrukningen.
För att lösa detta problem designade Michal Lipson och Nanfang Yu från Columbia University en kiselnitridtermo-optisk fasmodulator baserad på den adiabatiska mikro-ringresonatorn. De bevisade att mikro-ringresonatorn verkar i ett starkt kopplingstillstånd. Enheten kan uppnå fasmodulering med minimal förlust. Jämfört med vanliga vågledningsfasmodulatorer har enheten åtminstone en ordning av storleksreduktion i rymd- och kraftförbrukning. Det relaterade innehållet har publicerats i Nature Photonics.
Michal Lipson, en ledande expert inom området integrerad fotonik, baserad på kiselnitrid, sa: "Nyckeln till vår föreslagna lösning är att använda en optisk resonator och arbeta i ett så kallat starkt kopplingstillstånd."
Den optiska resonatorn är en mycket symmetrisk struktur, som kan omvandla en liten brytningsindexförändring till en fasförändring genom flera cykler av ljusstrålar. Generellt kan det delas upp i tre olika arbetstillstånd: "Under koppling" och "under koppling." Kritisk koppling ”och” stark koppling. ” Bland dem kan "under koppling" endast tillhandahålla begränsad fasmodulering och kommer att införa onödiga amplitudförändringar, och "kritisk koppling" kommer att orsaka betydande optisk förlust och därmed påverka enhetens faktiska prestanda.
För att uppnå fullständig 2π -fasmodulering och minimal amplitudförändring, manipulerade forskargruppen mikroret i ett "starkt koppling" -tillstånd. Kopplingsstyrkan mellan mikroret och "bussen" är minst tio gånger högre än förlusten av mikroret. Efter en serie mönster och optimering visas den slutliga strukturen i figuren nedan. Detta är en resonansring med en avsmalnande bredd. Den smala vågledardelen förbättrar den optiska kopplingsstyrkan mellan "bussen" och mikrospolen. Den breda vågledaren delen Ljusförlusten av mikroret reduceras genom att minska den optiska spridningen av sidoväggen.
Heqing Huang, den första författaren till tidningen, sa också: ”Vi har utformat en miniatyr, energibesparande och extremt lågförlust synlig ljusfasmodulator med en radie på endast 5 μm och en π-fas modulering av kraftförbrukning på endast 0,8 MW. Den introducerade amplitudvariationen är mindre än 10%. Det som är sällsyntare är att denna modulator är lika effektiv för de svåraste blå och gröna banden i det synliga spektrumet. ”
Nanfang Yu påpekade också att även om de är långt ifrån att nå integrationen av elektroniska produkter, har deras arbete dramatiskt minskat klyftan mellan fotoniska switchar och elektroniska switchar. "Om den tidigare modulatortekniken endast tillät integrationen av 100 vågledarfasmodulatorer med ett visst chipavtryck och kraftbudget, kan vi nu integrera 10.000 fasväxlare på samma chip för att uppnå mer komplex funktion."
Kort sagt kan denna designmetod tillämpas på elektrooptiska modulatorer för att minska det ockuperade utrymmet och spänningsförbrukningen. Det kan också användas i andra spektrala intervall och andra olika resonatorkonstruktioner. För närvarande samarbetar forskarteamet för att visa det synliga spektrumet LIDAR sammansatt av fasskiftarrayer baserade på sådana mikror. I framtiden kan det också tillämpas på många applikationer som förbättrad optisk olinjäritet, nya lasrar och ny kvantoptik.
Artikelkälla: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Peking Rofea Optoelectronics Co., Ltd. Beläget i Kinas ”Silicon Valley”-Peking Zhongguancun, är ett högteknologiskt företag som ägnar sig åt att betjäna inhemska och utländska forskningsinstitut, forskningsinstitut, universitet och företagsforskare. Vårt företag är främst engagerat i oberoende forskning och utveckling, design, tillverkning, försäljning av optoelektroniska produkter och tillhandahåller innovativa lösningar och professionella, personliga tjänster för vetenskapliga forskare och industriella ingenjörer. Efter flera års oberoende innovation har den bildat en rik och perfekt serie fotoelektriska produkter, som används allmänt i kommunala, militära, transport, elkraft, finans, utbildning, medicinska och andra branscher.
Vi ser fram emot samarbete med dig!
Posttid: Mar-29-2023