Во последниве години, истражувачи од различни земји користеа интегрирана фотоника за последователно да ја реализираат манипулацијата со инфрацрвените светлосни бранови и да ги применат на брзи 5G мрежи, чип сензори и автономни возила. Во моментов, со континуирано продлабочување на оваа истражувачка насока, истражувачите почнаа да вршат длабинско откривање на пократки видливи светлосни опсези и да развиваат пообемни апликации, како што се LIDAR на ниво на чип, AR/VR/MR (подобрена/виртуелна/хибридна) реалност (очила), холографски дисплеи, чипови за квантна обработка, оптогенетски сонди имплантирани во мозокот итн.
Интеграцијата на оптички фазни модулатори на големо ниво е јадрото на оптичкиот подсистем за оптичко рутирање на чипот и обликување на брановиот фронт во слободен простор. Овие две примарни функции се неопходни за реализација на различни апликации. Сепак, за оптички фазни модулатори во опсегот на видлива светлина, особено е предизвикувачки да се исполнат барањата за висока пропустливост и висока модулација во исто време. За да се исполни овој услов, дури и најсоодветните материјали од силициум нитрид и литиум ниобат треба да го зголемат волуменот и потрошувачката на енергија.
За да го решат овој проблем, Михал Липсон и Нанфанг Ју од Универзитетот Колумбија дизајнираа силициум нитриден термооптички фазен модулатор базиран на адијабатски микро-прстенест резонатор. Тие докажаа дека микро-прстенестиот резонатор работи во силна состојба на спојување. Уредот може да постигне фазна модулација со минимални загуби. Во споредба со обичните брановодни фазни модулатори, уредот има барем еден ред на големина намалување на просторот и потрошувачката на енергија. Поврзаната содржина е објавена во Nature Photonics.
Михал Липсон, водечки експерт во областа на интегрираната фотоника, базирана на силициум нитрид, рече: „Клучот за нашето предложено решение е да се користи оптички резонатор и да се работи во таканаречена состојба на силно спојување“.
Оптичкиот резонатор е високо симетрична структура, која може да конвертира мала промена на индексот на прекршување во фазна промена преку повеќе циклуси на светлосни зраци. Општо земено, може да се подели во три различни работни состојби: „под спојување“ и „под спојување“. „Критично спојување“ и „силно спојување“. Меѓу нив, „под спојување“ може да обезбеди само ограничена фазна модулација и ќе воведе непотребни промени на амплитудата, а „критичното спојување“ ќе предизвика значителна оптичка загуба, со што ќе влијае на реалните перформанси на уредот.
За да се постигне целосна 2π фазна модулација и минимална промена на амплитудата, истражувачкиот тим го манипулираше микропрстенот во состојба на „силно спојување“. Јачината на спојување помеѓу микропрстенот и „магистралата“ е најмалку десет пати поголема од загубата на микропрстенот. По серија дизајни и оптимизација, конечната структура е прикажана на сликата подолу. Ова е резонантен прстен со заострена ширина. Тесниот брановоден дел ја подобрува оптичката јачина на спојување помеѓу „магистралата“ и микро-намотката. Широкиот брановоден дел. Губењето на светлината на микропрстенот се намалува со намалување на оптичкото расејување на страничниот ѕид.
Хекинг Хуанг, првиот автор на трудот, исто така рече: „Дизајниравме минијатурен, енергетски штедлив и екстремно ниско-загубен фазен модулатор на видлива светлина со радиус од само 5 μm и потрошувачка на енергија на π-фазна модулација од само 0,8 mW. Воведената амплитудна варијација е помала од 10%. Она што е поретко е што овој модулатор е подеднакво ефикасен за најтешките сини и зелени опсези во видливиот спектар.“
Нанфанг Ју, исто така, истакна дека иако се далеку од достигнување на нивото на интеграција на електронски производи, нивната работа драматично го намали јазот помеѓу фотонските прекинувачи и електронските прекинувачи. „Ако претходната модулаторска технологија дозволуваше интеграција само на 100 брановодни фазни модулатори со одредено оптоварување на чипот и буџет за енергија, тогаш сега можеме да интегрираме 10.000 фазни менувачи на истиот чип за да постигнеме посложена функција.“
Накратко, овој метод на дизајнирање може да се примени кај електро-оптички модулатори за да се намали зафатениот простор и потрошувачката на напон. Може да се користи и во други спектрални опсези и други различни дизајни на резонатори. Во моментов, истражувачкиот тим соработува за да го демонстрира LIDAR-от со видлив спектар составен од низи на фазни поместувачи базирани на такви микропрстени. Во иднина, може да се примени и во многу апликации како што се подобрена оптичка нелинеарност, нови ласери и нова квантна оптика.
Извор на статијата: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
„Пекинг Рофеа Оптоелектроникс Ко., ДООЕЛ“, лоцирана во кинеската „Силиконска долина“ - Пекинг Џонггуанцун, е високотехнолошка компанија посветена на опслужување на домашни и странски истражувачки институции, истражувачки институти, универзитети и научно-истражувачки персонал. Нашата компанија е главно ангажирана во независно истражување и развој, дизајн, производство, продажба на оптоелектронски производи и обезбедува иновативни решенија и професионални, персонализирани услуги за научни истражувачи и индустриски инженери. По години независни иновации, таа формираше богата и совршена серија на фотоелектрични производи, кои се широко користени во општинските, воените, транспортните, електричните, финансиските, образовните, медицинските и други индустрии.
Се радуваме на соработка со вас!
Време на објавување: 29 март 2023 година