В останні роки дослідники з різних країн використовували інтегровану фотоніку, щоб послідовно реалізувати маніпулювання інфрачервоними світловими хвилями та застосувати їх до швидкісних мереж 5G, датчиків чіпів та автономних транспортних засобів. В даний час, при безперервному поглибленні цього дослідницького напрямку дослідники почали проводити поглиблене виявлення коротших видимих смуг світла та розробляти більш широкі застосування, такі як LIDAR на рівні чіпа, AR/VR/MR (вдосконалена/віртуальна/гібрид) окуляри, голографічні покази, Quantum Processing Chips, Oppogenetic Problants Impanted в мозку, тощо
Масштабна інтеграція оптичних фазових модуляторів є ядром оптичної підсистеми для оптичної маршрутизації на мікросхемі та формування хвиль вільного простору. Ці дві основні функції є важливими для реалізації різних застосувань. Однак для модуляторів оптичної фази в діапазоні видимого світла особливо складно відповідати вимогам високої пропускання та високої модуляції одночасно. Щоб задовольнити цю вимогу, навіть найбільш підходящими кремнієвими нітридом та літієвими ніобатними матеріалами потрібно збільшити об'єм та енергоспоживання.
Щоб вирішити цю проблему, Міхал Ліпсон та Нанфанг Ю з Колумбійського університету створили модулятор термооптичного фази кремнію на основі адіабатичного мікро-кільцевого резонатора. Вони довели, що резонатор Micro Ring працює у сильному стані з’єднання. Пристрій може досягти фазової модуляції з мінімальними втратами. Порівняно зі звичайними модуляторами фази хвилеводу, пристрій має принаймні порядок зменшення величини в просторі та енергоспоживанням. Супутній вміст був опублікований у Nature Photonics.
Міхал Ліпсон, провідний експерт у галузі інтегрованої фотоніки, заснованої на кремнієвому нітриду, сказав: "Ключовим для запропонованого нами рішення є використання оптичного резонатора та роботи в так званому сильному стану з'єднання".
Оптичний резонатор - це дуже симетрична структура, яка може перетворити невелику зміну показника заломлення в зміну фази через кілька циклів світлих променів. Як правило, його можна розділити на три різні робочі стани: "під з'єднанням" та "під з'єднанням". Критичне з'єднання "та" сильне з'єднання ". Серед них "під сполученням" може забезпечити лише обмежену фазову модуляцію і ввести непотрібні зміни амплітуди, а "критична зв'язок" спричинить істотні оптичні втрати, тим самим впливаючи на фактичну продуктивність пристрою.
Для досягнення повної 2π фазової модуляції та мінімальної зміни амплітуди дослідницька група маніпулювала мікроорінгами у стані "сильної зв'язку". Сила з’єднання між мікроорінг та "автобусом" не менше в десять разів вище, ніж втрата мікроорінг. Після ряду конструкцій та оптимізації кінцева структура показана на малюнку нижче. Це резонансне кільце з конічною шириною. Вузька частина хвилеводу покращує силу оптичної з'єднання між "шиною" та мікропотушкою. Широка хвилевода Втрата світла мікрорингу зменшується за рахунок зменшення оптичного розсіювання бічної стінки.
Хеекінг Хуанг, перший автор паперу, також сказав: "Ми розробили мініатюрний, енергозберігаючий та надзвичайно низький рівень видимого фазового модулятора світла з радіусом лише 5 мкм та споживанням модуляції модуляції π-фази лише 0,8 МВт. Введена зміна амплітуди становить менше 10%. Що рідше полягає в тому, що цей модулятор настільки ж ефективний для найскладніших синіх та зелених смуг у видимій спектрі ».
Nanfang Yu також зазначив, що, хоча вони далеко не досягають рівня інтеграції електронних продуктів, їх робота різко звузила зазор між фотонними вимикачами та електронними вимикачами. "Якщо попередня технологія модулятора дозволила лише інтегрувати 100 фазових модуляторів хвилеводного фази, враховуючи певний слід мікросхеми та бюджет потужності, то тепер ми можемо інтегрувати 10 000 фазових перемикачів на одній мікросхемі для досягнення більш складної функції."
Коротше кажучи, цей метод проектування може бути застосований до електрооптичних модуляторів для зменшення зайнятого простору та споживання напруги. Він також може використовуватися в інших спектральних діапазонах та інших різних конструкціях резонатора. В даний час дослідницька група співпрацює, щоб продемонструвати видимий спектр LIDAR, що складається з фазових масивів на основі таких мікрорів. В майбутньому він також може бути застосований до багатьох додатків, таких як посилена оптична нелінійність, нові лазери та нова квантова оптика.
Джерело статті: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Пекін Rofea Optoelectronics Co., ТОВ, розташований у Китаї «Кремнієва долина»-Пекін Чжунгуанкун,-це високотехнологічне підприємство, присвячене обслуговуванню внутрішніх та закордонних науково-дослідних установ, науково-дослідних інститутів, університетів та підприємницьких наукових досліджень. Наша компанія в основному займається незалежними дослідженнями та розробками, дизайном, виробництвом, продажами оптоелектронних продуктів та надає інноваційні рішення та професійні, персоналізовані послуги для наукових дослідників та промислових інженерів. Після багатьох років незалежних інновацій він сформував багату та ідеальну серію фотоелектричних продуктів, які широко використовуються в муніципальних, військових, транспортних, електроенергетичних, фінансах, освіті, медичній та інших галузях.
Ми з нетерпінням чекаємо співпраці з вами!
Час посади: 29-2023 рр.