Posljednjih godina istraživači iz različitih zemalja su koristili integriranu fotoniku kako bi sukcesivno realizirali manipulaciju infracrvenim svjetlosnim valovima i primijenili ih na brze 5G mreže, senzore za čipove i autonomna vozila.Trenutno, sa stalnim produbljivanjem ovog istraživačkog pravca, istraživači su počeli da sprovode dubinsku detekciju kraćih opsega vidljive svetlosti i razvijaju opsežnije aplikacije, kao što su LIDAR na nivou čipa, AR/VR/MR (poboljšani/virtuelni/ hibrid) Reality) Naočare, holografski displeji, kvantni procesorski čipovi, optogenetske sonde implantirane u mozak, itd.
Velika integracija optičkih faznih modulatora je srž optičkog podsistema za optičko rutiranje na čipu i oblikovanje talasnog fronta u slobodnom prostoru.Ove dvije primarne funkcije su bitne za realizaciju različitih aplikacija.Međutim, za optičke fazne modulatore u opsegu vidljive svjetlosti, posebno je izazovno ispuniti zahtjeve visoke propusnosti i visoke modulacije u isto vrijeme.Da bi se ispunio ovaj zahtjev, čak i najprikladniji materijali silicijum nitrida i litijum niobata moraju povećati volumen i potrošnju energije.
Da bi riješili ovaj problem, Michal Lipson i Nanfang Yu sa Univerziteta Columbia dizajnirali su termooptički fazni modulator od silicijum nitrida baziran na adijabatskom mikro-prstenastom rezonatoru.Oni su dokazali da mikroprstenasti rezonator radi u stanju jakog spoja.Uređaj može postići faznu modulaciju uz minimalne gubitke.U poređenju sa običnim talasovodnim faznim modulatorima, uređaj ima barem red veličine smanjenje prostora i potrošnje energije.Srodni sadržaj je objavljen u Nature Photonics.
Michal Lipson, vodeći stručnjak u području integrirane fotonike, bazirane na silicijum nitridu, rekao je: "Ključ našeg predloženog rješenja je korištenje optičkog rezonatora i rad u takozvanom stanju jakog sprega."
Optički rezonator je visoko simetrična struktura, koja može pretvoriti malu promjenu indeksa prelamanja u promjenu faze kroz više ciklusa svjetlosnih zraka.Općenito, može se podijeliti u tri različita radna stanja: "ispod spoje" i "ispod spoje".Kritična sprega” i “snažna sprega”.Među njima, “under coupling” može pružiti samo ograničenu faznu modulaciju i uvesti će nepotrebne promjene amplitude, a “kritično spajanje” će uzrokovati znatan optički gubitak, čime će utjecati na stvarne performanse uređaja.
Da bi se postigla potpuna 2π fazna modulacija i minimalna promjena amplitude, istraživački tim je manipulirao mikroprstenom u stanju "jake sprege".Čvrstoća spoja između mikroprstena i „sabirnice“ je najmanje deset puta veća od gubitka mikroprstena.Nakon niza dizajna i optimizacije, konačna struktura je prikazana na donjoj slici.Ovo je rezonantni prsten sa konusnom širinom.Uski talasovod poboljšava snagu optičkog spajanja između "sabirnice" i mikro zavojnice.Široki dio valovoda Gubitak svjetlosti mikroprstena se smanjuje smanjenjem optičkog raspršenja bočne stijenke.
Heqing Huang, prvi autor rada, također je rekao: „Dizajnirali smo minijaturni, energetski štedljiv fazni modulator vidljive svjetlosti s ekstremno malim gubicima radijusa od samo 5 μm i potrošnjom energije π-fazne modulacije od samo 0,8 mW.Uvedena varijacija amplitude je manja od 10%.Ono što je rjeđe je da je ovaj modulator podjednako efikasan za najteže plave i zelene trake u vidljivom spektru.”
Nanfang Yu je takođe istakao da iako su daleko od dostizanja nivoa integracije elektronskih proizvoda, njihov rad je dramatično suzio jaz između fotonskih prekidača i elektronskih prekidača.„Ako je prethodna tehnologija modulatora dozvoljavala samo integraciju 100 faznih modulatora talasovoda s obzirom na određeni otisak čipa i budžet energije, onda sada možemo integrirati 10.000 faznih pomerača na istom čipu kako bismo postigli složeniju funkciju.”
Ukratko, ova metoda dizajna može se primijeniti na elektro-optičke modulatore kako bi se smanjio zauzeti prostor i potrošnja napona.Također se može koristiti u drugim spektralnim opsezima i drugim različitim dizajnom rezonatora.Trenutno, istraživački tim sarađuje kako bi demonstrirao LIDAR vidljivog spektra koji se sastoji od nizova pomerača faze zasnovanih na takvim mikroprstenovima.U budućnosti se može primijeniti i na mnoge aplikacije kao što su poboljšana optička nelinearnost, novi laseri i nova kvantna optika.
Izvor članka: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. koji se nalazi u kineskoj „Silicijskoj dolini“ – Beijing Zhongguancun, je visokotehnološko preduzeće posvećeno pružanju usluga domaćim i stranim istraživačkim institucijama, istraživačkim institutima, univerzitetima i osoblju za naučno istraživanje preduzeća.Naša kompanija se uglavnom bavi nezavisnim istraživanjem i razvojem, projektovanjem, proizvodnjom, prodajom optoelektronskih proizvoda i pruža inovativna rešenja i profesionalne, personalizovane usluge za naučne istraživače i industrijske inženjere.Nakon godina nezavisne inovacije, formirao je bogatu i savršenu seriju fotoelektričnih proizvoda, koji se široko koriste u komunalnoj, vojnoj, transportnoj, elektroenergetskoj, financijskoj, obrazovnoj, medicinskoj i drugim industrijama.
Radujemo se saradnji sa Vama!
Vrijeme objave: Mar-29-2023