Posljednjih su godina istraživači iz raznih zemalja koristili integriranu fotoniku kako bi sukcesivno ostvarili manipulaciju infracrvenim svjetlosnim valovima i primijenili ih na brze 5G mreže, senzore čipova i autonomna vozila.Trenutačno, uz kontinuirano produbljivanje ovog smjera istraživanja, istraživači su počeli provoditi dubinsku detekciju kraćih vrpci vidljive svjetlosti i razvijati opsežnije aplikacije, kao što su LIDAR na razini čipa, AR/VR/MR (poboljšani/virtualni/ hibrid) Stvarnost) Naočale, holografski zasloni, čipovi za kvantnu obradu, optogenetičke sonde implantirane u mozak, itd.
Integracija optičkih faznih modulatora velikih razmjera jezgra je optičkog podsustava za optičko usmjeravanje na čipu i oblikovanje valne fronte slobodnog prostora.Ove dvije primarne funkcije bitne su za realizaciju raznih aplikacija.Međutim, za optičke fazne modulatore u području vidljive svjetlosti, posebno je izazovno ispuniti zahtjeve visoke propusnosti i visoke modulacije u isto vrijeme.Kako bi se ispunio ovaj zahtjev, čak i najprikladniji materijali od silicij nitrida i litij niobata moraju povećati volumen i potrošnju energije.
Kako bi riješili ovaj problem, Michal Lipson i Nanfang Yu sa Sveučilišta Columbia dizajnirali su termooptički fazni modulator od silicij nitrida koji se temelji na adijabatskom rezonatoru mikroprstena.Dokazali su da mikroprstenasti rezonator radi u stanju jake sprege.Uređaj može postići faznu modulaciju uz minimalne gubitke.U usporedbi s običnim valovodnim faznim modulatorima, uređaj ima smanjenje prostora i potrošnje energije barem za red veličine.Povezani sadržaj objavljen je u časopisu Nature Photonics.
Michal Lipson, vodeći stručnjak na području integrirane fotonike, temeljene na silicijevom nitridu, rekao je: "Ključ našeg predloženog rješenja je korištenje optičkog rezonatora i rad u takozvanom stanju jake sprege."
Optički rezonator je visoko simetrična struktura, koja može pretvoriti malu promjenu indeksa loma u promjenu faze kroz višestruke cikluse svjetlosnih zraka.Općenito, može se podijeliti u tri različita radna stanja: "ispod spojke" i "ispod spojke".Kritično spajanje” i „jako spajanje”.Među njima, "slaba sprega" može pružiti samo ograničenu faznu modulaciju i uvest će nepotrebne promjene amplitude, a "kritična sprega" će uzrokovati značajan optički gubitak, čime će utjecati na stvarnu izvedbu uređaja.
Kako bi se postigla potpuna 2π fazna modulacija i minimalna promjena amplitude, istraživački tim manipulirao je mikroprstenom u stanju "jake sprege".Snaga spoja između mikroprstena i "sabirnice" je najmanje deset puta veća od gubitka mikroprstena.Nakon niza dizajna i optimizacije, konačna struktura prikazana je na slici ispod.Ovo je rezonantni prsten sužene širine.Uski valovodni dio poboljšava snagu optičke veze između "sabirnice" i mikro-zavojnice.Dio širokog valovoda Gubitak svjetlosti mikroprstena smanjen je smanjenjem optičkog raspršenja bočne stijenke.
Heqing Huang, prvi autor rada, također je rekao: "Dizajnirali smo minijaturni fazni modulator vidljive svjetlosti koji štedi energiju i iznimno niske gubitke s polumjerom od samo 5 μm i potrošnjom energije modulacije π-faze od samo 0,8 mW.Uvedena varijacija amplitude manja je od 10%.Ono što je rjeđe je da je ovaj modulator jednako učinkovit za najteže plave i zelene trake u vidljivom spektru.”
Nanfang Yu također je istaknuo da iako su daleko od postizanja razine integracije elektroničkih proizvoda, njihov je rad dramatično smanjio jaz između fotonskih prekidača i elektroničkih prekidača."Ako je prethodna tehnologija modulatora dopuštala samo integraciju 100 valovodnih faznih modulatora s određenim otiskom čipa i proračunom snage, tada možemo integrirati 10 000 faznih mjenjača na istom čipu kako bismo postigli složeniju funkciju."
Ukratko, ova metoda dizajna može se primijeniti na elektrooptičke modulatore kako bi se smanjio prostor koji zauzimaju i potrošnja napona.Također se može koristiti u drugim spektralnim rasponima i drugim dizajnima rezonatora.Trenutačno istraživački tim surađuje kako bi demonstrirao LIDAR vidljivog spektra sastavljen od nizova faznih pomaka temeljenih na takvim mikroprstenovima.U budućnosti se također može primijeniti na mnoge primjene 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. smještena u kineskoj “Silikonskoj dolini” – Beijing Zhongguancun, visoko je tehnološko poduzeće posvećeno opsluživanju domaćih i stranih istraživačkih institucija, istraživačkih instituta, sveučilišta i poslovnog znanstveno-istraživačkog osoblja.Naša tvrtka se uglavnom bavi neovisnim istraživanjem i razvojem, dizajnom, proizvodnjom, prodajom optoelektroničkih proizvoda, te pruža inovativna rješenja i profesionalne, personalizirane usluge za znanstvene istraživače i industrijske inženjere.Nakon godina neovisnih inovacija, formirao je bogatu i savršenu seriju fotoelektričnih proizvoda koji se široko koriste u komunalnim, vojnim, transportnim, elektroenergetskim, financijskim, obrazovnim, medicinskim i drugim industrijama.
Radujemo se suradnji s vama!
Vrijeme objave: 29. ožujka 2023