De siste årene har forskere fra forskjellige land brukt integrert fotonikk for å lykkes med å realisere manipulering av infrarøde lysbølger og bruke dem på høyhastighets 5G-nettverk, brikksensorer og autonome kjøretøyer. For tiden har forskere for tiden, med kontinuerlig utdyping av denne forskningsretningen, begynt å utføre en grundig påvisning av kortere synlige lysbånd og utvikle mer omfattende applikasjon
Den store integrasjonen av optiske fasemodulatorer er kjernen i det optiske delsystemet for optisk ruting på chip og fritt rom med bølgefrontforming. Disse to primære funksjonene er avgjørende for å realisere forskjellige applikasjoner. For optiske fasemodulatorer i det synlige lysområdet er det imidlertid spesielt utfordrende å oppfylle kravene til høy transmittans og høy modulasjon på samme tid. For å oppfylle dette kravet, trenger selv de mest passende silisiumnitrid- og litiumniobatmaterialene for å øke volumet og strømforbruket.
For å løse dette problemet designet Michal Lipson og Nanfang Yu fra Columbia University en silisiumnitrid termo-optisk fasemodulator basert på den adiabatiske mikro-ringresonatoren. De beviste at mikro-ringresonatoren opererer i en sterk koblingstilstand. Enheten kan oppnå fasemodulering med minimalt tap. Sammenlignet med vanlige bølgelederfasemodulatorer, har enheten minst en rekkefølge av størrelsesreduksjon i rom og strømforbruk. Det relaterte innholdet er publisert i Nature Photonics.
Michal Lipson, en ledende ekspert innen integrert fotonikk, basert på silisiumnitrid, sa: "Nøkkelen til vår foreslåtte løsning er å bruke en optisk resonator og operere i en såkalt sterk koblingstilstand."
Den optiske resonatoren er en svært symmetrisk struktur, som kan konvertere en liten brytningsindeksendring til en faseendring gjennom flere sykluser med lysstråler. Generelt kan det deles inn i tre forskjellige arbeidstilstander: "under kobling" og "under kobling." Kritisk kobling ”og“ sterk kobling. ” Blant dem kan "under kobling" bare gi begrenset fasemodulasjon og vil innføre unødvendige amplitudeendringer, og "kritisk kobling" vil forårsake betydelig optisk tap, og dermed påvirke den faktiske ytelsen til enheten.
For å oppnå fullstendig 2π -fasemodulasjon og minimal amplitudeendring, manipulerte forskerteamet mikroringen i en "sterk kobling" -tilstand. Koblingsstyrken mellom mikroringen og "bussen" er minst ti ganger høyere enn tapet av mikroringen. Etter en serie design og optimalisering, vises den endelige strukturen på figuren nedenfor. Dette er en resonansring med en avsmalnet bredde. Den smale bølgelederdelen forbedrer den optiske koblingsstyrken mellom "bussen" og mikrospolen. Den brede bølgelederdelen lysetapet av mikroringen reduseres ved å redusere den optiske spredningen av sideveggen.
Heqing Huang, den første forfatteren av avisen, sa også: “Vi har designet en miniatyr, energisparende og ekstremt lavt tap synlig lysfasemodulator med en radius på bare 5 μm og en π-fase modulasjons strømforbruk på bare 0,8 MW. Den introduserte amplitudevariasjonen er mindre enn 10%. Det som er sjeldent er at denne modulatoren er like effektiv for de vanskeligste blå og grønne båndene i det synlige spekteret. ”
Nanfang Yu påpekte også at selv om de langt fra å nå nivået av integrering av elektroniske produkter, har arbeidet deres dramatisk innsnevret gapet mellom fotoniske brytere og elektroniske brytere. "Hvis den forrige modulatorteknologien bare tillot integrering av 100 bølgelederfasemodulatorer gitt et visst chip -fotavtrykk og kraftbudsjett, kan vi nå integrere 10.000 faseskiftere på samme brikke for å oppnå mer kompleks funksjon."
Kort sagt, denne designmetoden kan brukes på elektrooptiske modulatorer for å redusere det okkuperte rommet og spenningsforbruket. Det kan også brukes i andre spektrale områder og andre forskjellige resonatorutforminger. For tiden samarbeider forskerteamet for å demonstrere det synlige spekteret lidar sammensatt av faseskifterarrayer basert på slike mikroringer. I fremtiden kan det også brukes på mange applikasjoner som forbedret optisk ikke -linearitet, nye lasere og ny kvanteoptikk.
Artikkelkilde: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. som ligger i Kinas “Silicon Valley”-Beijing Zhongguancun, er et høyteknologisk foretak dedikert til å betjene innenlandske og utenlandske forskningsinstitusjoner, forskningsinstitutter, universiteter og enterprise vitenskapelig forskningspersonell. Vårt selskap er hovedsakelig engasjert i uavhengig forskning og utvikling, design, produksjon, salg av optoelektroniske produkter, og tilbyr innovative løsninger og profesjonelle, personlige tjenester for vitenskapelige forskere og industrielle ingeniører. Etter mange års uavhengig innovasjon har den dannet en rik og perfekt serie med fotoelektriske produkter, som er mye brukt i kommunale, militære, transport, elektriske kraft, finans, utdanning, medisinsk og andre næringer.
Vi gleder oss til samarbeid med deg!
Post Time: Mar-29-2023