I de senere år har forskere fra forskellige lande brugt integreret fotonik til successivt at realisere manipulation af infrarøde lysbølger og anvende dem på højhastigheds 5G-netværk, chipsensorer og autonome køretøjer. På nuværende tidspunkt, med den kontinuerlige uddybning af denne forskningsretning, er forskere begyndt at udføre dybdegående påvisning af kortere synlige lysbånd og udvikle mere omfattende anvendelser, såsom chip-niveau lidar, AR/VR/MR (forbedret/virtuel/hybrid) virkelighed) glas, holografiske skærme, kvantebehandlingschips, optogenetiske probes implanted i hjernen osv.
Den store integration af optiske fasemodulatorer er kernen i det optiske delsystem til On-Chip optisk routing og frie rumbølgefrontformning. Disse to prima ry -funktioner er vigtige for realiseringen af forskellige applikationer. For optiske fasemodulatorer i det synlige lysområde er det imidlertid især udfordrende at imødekomme kravene til høj transmission og høj modulation på samme tid. For at imødekomme dette krav skal selv det mest passende siliciumnitrid og lithium niobatmaterialer øge volumen og strømforbruget.
For at løse dette problem designede Michal Lipson og Nanfang Yu fra Columbia University en siliciumnitrid-termo-optisk fasemodulator baseret på den adiabatiske mikroringresonator. De beviste, at mikroringresonatoren fungerer i en stærk koblingstilstand. Enheden kan opnå fasemodulation med minimalt tab. Sammenlignet med almindelige bølgelederfasemodulatorer har enheden i det mindste en rækkefølge af størrelsesreduktion i rum- og strømforbrug. Det relaterede indhold er blevet offentliggjort i Nature Photonics.
Michal Lipson, en førende ekspert inden for integreret fotonik, baseret på siliciumnitrid, sagde: "Nøglen til vores foreslåede løsning er at bruge en optisk resonator og operere i en såkaldt stærk koblingstilstand."
Den optiske resonator er en meget symmetrisk struktur, der kan konvertere en lille brydningsindeksændring til en faseændring gennem flere cyklusser af lysstråler. Generelt kan det opdeles i tre forskellige arbejdstilstande: "under kobling" og "under kobling." Kritisk kobling ”og” stærk kobling. ” Blandt dem kan "under kobling" kun tilvejebringe begrænset fasemodulation og vil indføre unødvendige amplitudeændringer, og "kritisk kobling" vil forårsage betydeligt optisk tab og derved påvirke enhedens faktiske ydelse.
For at opnå komplet 2π -fasemodulation og minimal amplitudeændring manipulerede forskerteamet mikroreringen i en "stærk kobling" -tilstand. Koblingsstyrken mellem mikrorering og "bus" er mindst ti gange højere end tabet af mikrorering. Efter en række design og optimering vises den endelige struktur i figuren herunder. Dette er en resonansring med en konisk bredde. Den smalle bølgelederdel forbedrer den optiske koblingsstyrke mellem "bussen" og mikro-coilen. Den brede bølgeleder -del Lystabet af mikrorering reduceres ved at reducere den optiske spredning af sidevæggen.
Heqing Huang, den første forfatter af papiret, sagde også: ”Vi har designet en miniature, energibesparende og ekstremt lavt tab synlig lysfasemodulator med en radius på kun 5 μm og en π-fase-moduleringseffektforbrug på kun 0,8 MW. Den introducerede amplitudevariation er mindre end 10%. Det sjældnere er, at denne modulator er lige så effektiv for de mest vanskelige blå og grønne bånd i det synlige spektrum. ”
Nanfang Yu påpegede også, at selv om de langt fra når niveauet for integration af elektroniske produkter, har deres arbejde dramatisk indsnævret kløften mellem fotoniske afbrydere og elektroniske switches. "Hvis den forrige modulatorteknologi kun muliggjorde integration af 100 bølgelederfasemodulatorer, der fik et bestemt chip -fodaftryk og kraftbudget, kan vi nu integrere 10.000 faseskiftere på den samme chip for at opnå en mere kompleks funktion."
Kort sagt kan denne designmetode anvendes til elektrooptiske modulatorer for at reducere det besatte rum og spændingsforbrug. Det kan også bruges i andre spektrale intervaller og andre forskellige resonatordesign. På nuværende tidspunkt samarbejder forskerteamet for at demonstrere det synlige Spectrum Lidar sammensat af fase -skifterarrays baseret på sådanne mikroreringer. I fremtiden kan det også anvendes til mange anvendelser, såsom forbedret optisk ikke -linearitet, nye lasere og nye kvanteoptik.
Artikelkilde: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. beliggende i Kinas "Silicon Valley"-Beijing Zhongguancun, er en højteknologisk virksomhed dedikeret til at betjene indenlandske og udenlandske forskningsinstitutioner, forskningsinstitutter, universiteter og virksomhedens videnskabelige forskningspersonale. Vores firma er hovedsageligt engageret i den uafhængige forskning og udvikling, design, fremstilling, salg af optoelektroniske produkter og leverer innovative løsninger og professionelle, personaliserede tjenester til videnskabelige forskere og industrielle ingeniører. Efter mange års uafhængig innovation har den dannet en rig og perfekt række fotoelektriske produkter, der er vidt brugt i kommunale, militære, transport, elektrisk strøm, finans, uddannelse, medicinske og andre industrier.
Vi ser frem til samarbejde med dig!
Posttid: Mar-29-2023