De siste årene har forskere fra forskjellige land brukt integrert fotonikk for suksessivt å realisere manipulering av infrarøde lysbølger og bruke dem på høyhastighets 5G-nettverk, brikkesensorer og autonome kjøretøy.For tiden, med den kontinuerlige utdypingen av denne forskningsretningen, har forskere begynt å utføre dybdedeteksjon av kortere synlige lysbånd og utvikle mer omfattende applikasjoner, slik som LIDAR på brikkenivå, AR/VR/MR (forbedret/virtuell/ hybrid) Reality) Briller, holografiske skjermer, kvanteprosesseringsbrikker, optogenetiske prober implantert i hjernen, etc.
Storskalaintegrasjonen av optiske fasemodulatorer er kjernen i det optiske delsystemet for optisk ruting på brikken og bølgefrontforming av ledig plass.Disse to primære funksjonene er essensielle for realisering av ulike applikasjoner.For optiske fasemodulatorer i det synlige lysområdet er det imidlertid spesielt utfordrende å møte kravene til høy transmittans og høy modulasjon på samme tid.For å oppfylle dette kravet, må selv de mest egnede silisiumnitrid- og litiumniobatmaterialene øke volumet og strømforbruket.
For å løse dette problemet designet Michal Lipson og Nanfang Yu fra Columbia University en termooptisk fasemodulator av silisiumnitrid basert på den adiabatiske mikroringresonatoren.De beviste at mikroringresonatoren fungerer i en sterk koplingstilstand.Enheten kan oppnå fasemodulering med minimalt tap.Sammenlignet med vanlige bølgelederfasemodulatorer har enheten minst en størrelsesorden reduksjon i plass 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 introdusere 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 koblings"-tilstand.Koblingsstyrken mellom mikroringen og "bussen" er minst ti ganger høyere enn tapet av mikroringen.Etter en rekke design og optimalisering er den endelige strukturen vist i figuren under.Dette er en resonansring med avsmalnende bredde.Den smale bølgelederdelen forbedrer den optiske koblingsstyrken mellom "bussen" og mikrospolen.Den brede bølgelederdelen Lystapet til mikroringen reduseres ved å redusere den optiske spredningen av sideveggen.
Heqing Huang, den første forfatteren av artikkelen, sa også: "Vi har designet en miniatyr, energibesparende og ekstremt lavtap synlig lysfasemodulator med en radius på bare 5 μm og et π-fase modulasjonsstrømforbruk på kun 0,8 mW.Den innførte amplitudevariasjonen er mindre enn 10 %.Det som er sjeldnere 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 er langt fra å nå nivået for integrering av elektroniske produkter, har arbeidet deres dramatisk redusert gapet mellom fotoniske brytere og elektroniske brytere."Hvis den forrige modulatorteknologien bare tillot integrering av 100 bølgelederfasemodulatorer gitt et visst brikkefotavtrykk og kraftbudsjett, så kan vi nå integrere 10 000 faseskiftere på samme brikke for å oppnå mer kompleks funksjon."
Kort sagt, denne designmetoden kan brukes på elektro-optiske modulatorer for å redusere den okkuperte plassen og spenningsforbruket.Den kan også brukes i andre spektralområder og andre forskjellige resonatordesigner.For tiden samarbeider forskerteamet for å demonstrere det synlige spekteret LIDAR sammensatt av faseskifter-arrayer 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. lokalisert i Kinas "Silicon Valley" - Beijing Zhongguancun, er en høyteknologisk bedrift dedikert til å betjene innenlandske og utenlandske forskningsinstitusjoner, forskningsinstitutter, universiteter og vitenskapelig forskningspersonell i bedrifter.Vårt firma 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 industriingeniører.Etter år med uavhengig innovasjon har den dannet en rik og perfekt serie med fotoelektriske produkter, som er mye brukt i kommunale, militære, transport, elektrisk kraft, finans, utdanning, medisinsk og andre industrier.
Vi ser frem til samarbeidet med deg!
Innleggstid: 29. mars 2023