En la lastaj jaroj, esploristoj el diversaj landoj uzis integran fotonikon por sinsekve realigi la manipuladon de infraruĝaj lumondoj kaj apliki ilin al altrapidaj 5G-retoj, ĉipaj sensiloj kaj aŭtonomaj veturiloj. Nuntempe, kun la kontinua profundigo de ĉi tiu esplordirekto, esploristoj komencis efektivigi profundan detekton de pli mallongaj videblaj lumbendoj kaj evoluigi pli vastajn aplikojn, kiel ekzemple ĉip-nivela LIDAR, AR/VR/MR (plibonigita/virtuala/hibrida) Realeco-okulvitroj, holografiaj ekranoj, kvantum-prilaboraj ĉipoj, optogenetikaj sondiloj enplantitaj en la cerbon, ktp.
La grandskala integrado de optikaj fazmoduliloj estas la kerno de la optika subsistemo por surĉipa optika vojigo kaj liberspaca ondofronta formado. Ĉi tiuj du ĉefaj funkcioj estas esencaj por la realigo de diversaj aplikoj. Tamen, por optikaj fazmoduliloj en la videbla lumintervalo, estas aparte malfacile plenumi la postulojn de alta transmitanco kaj alta modulado samtempe. Por plenumi ĉi tiun postulon, eĉ la plej taŭgaj siliciaj nitridaj kaj litiaj niobataj materialoj bezonas pliigi la volumenon kaj energikonsumon.
Por solvi ĉi tiun problemon, Michal Lipson kaj Nanfang Yu de Universitato Kolumbio desegnis termo-optikan fazmodulilon el silicia nitrido bazitan sur la adiabata mikro-ringa resonatoro. Ili pruvis, ke la mikro-ringa resonatoro funkcias en forta kuplado. La aparato povas atingi fazmoduladon kun minimuma perdo. Kompare kun ordinaraj ondgvidaj fazmodulatoroj, la aparato havas almenaŭ grandordan redukton en spaco kaj elektrokonsumo. La rilata enhavo estis publikigita en Nature Photonics.
Michal Lipson, ĉefa fakulo en la kampo de integra fotoniko, bazita sur silicia nitrido, diris: “La ŝlosilo al nia proponita solvo estas uzi optikan resonatoron kaj funkcii en tiel nomata forta kuplado-stato.”
La optika resonatoro estas tre simetria strukturo, kiu povas konverti malgrandan refraktan indicoŝanĝon en fazŝanĝon per pluraj cikloj de lumradioj. Ĝenerale, ĝi povas esti dividita en tri malsamajn funkciajn statojn: "subkuplado" kaj "subkuplado". Kritika kuplado kaj "forta kuplado". Inter ili, "subkuplado" povas nur provizi limigitan fazmoduladon kaj enkondukos nenecesajn amplitudŝanĝojn, kaj "kritika kuplado" kaŭzos grandan optikan perdon, tiel influante la faktan rendimenton de la aparato.
Por atingi kompletan 2π-fazan moduladon kaj minimuman amplitudan ŝanĝon, la esplorteamo manipulis la mikroringon en stato de "forta kuplado". La kuplada forto inter la mikroringo kaj la "buso" estas almenaŭ dek fojojn pli alta ol la perdo de la mikroringo. Post serio de dezajnoj kaj optimumigo, la fina strukturo estas montrita en la suba figuro. Ĉi tiu estas resonanca ringo kun konusforma larĝo. La mallarĝa ondgvidila parto plibonigas la optikan kupladajn forton inter la "buso" kaj la mikro-bobeno. La larĝa ondgvidila parto La lumperdo de la mikroringo estas reduktita per redukto de la optika disĵeto de la flankmuro.
Heqing Huang, la unua aŭtoro de la artikolo, ankaŭ diris: “Ni desegnis miniaturan, energiŝparan kaj ekstreme malaltperdan videblan lumfazmodulilon kun radiuso de nur 5 μm kaj π-faza modulada energikonsumo de nur 0.8 mW. La enkondukita amplitudvario estas malpli ol 10%. Pli malofte estas, ke ĉi tiu modululo estas same efika por la plej malfacilaj bluaj kaj verdaj bendoj en la videbla spektro.”
Nanfang Yu ankaŭ atentigis, ke kvankam ili estas malproksimaj de atingi la nivelon de integriĝo de elektronikaj produktoj, ilia laboro draste malvastigis la interspacon inter fotonaj ŝaltiloj kaj elektronikaj ŝaltiloj. "Se la antaŭa modulatora teknologio permesis nur la integriĝon de 100 ondgvidilaj fazmodulatoroj konsiderante certan ĉip-surfacon kaj potencan buĝeton, tiam ni nun povas integri 10 000 fazŝanĝilojn sur la sama ĉipo por atingi pli kompleksan funkcion."
Mallonge, ĉi tiu dezajnmetodo aplikeblas al elektro-optikaj modulatoroj por redukti la okupatan spacon kaj tensiokonsumon. Ĝi ankaŭ uzeblas en aliaj spektraj intervaloj kaj aliaj malsamaj resonatoraj dezajnoj. Nuntempe, la esplorteamo kunlaboras por demonstri la videblan spektran LIDAR konsistantan el fazŝovilaj aroj bazitaj sur tiaj mikroringoj. Estonte, ĝi ankaŭ povos esti aplikita al multaj aplikoj kiel plibonigita optika nelineareco, novaj laseroj kaj nova kvantuma optiko.
Fonto de la artikolo: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., situanta en la ĉina "Silicon Valley" - Beijing Zhongguancun, estas altteknologia entrepreno dediĉita al servado de hejmaj kaj eksterlandaj esplorinstitucioj, esplorinstitutoj, universitatoj kaj scienca esplorpersonaro de entreprenoj. Nia kompanio ĉefe okupiĝas pri la sendependa esplorado kaj disvolviĝo, dezajno, fabrikado, vendado de optoelektronikaj produktoj, kaj provizas novigajn solvojn kaj profesiajn, personecigitajn servojn por sciencaj esploristoj kaj industriaj inĝenieroj. Post jaroj da sendependa novigado, ĝi formis riĉan kaj perfektan serion de fotoelektraj produktoj, kiuj estas vaste uzataj en municipaj, militaj, transportaj, elektraj, financaj, edukaj, medicinaj kaj aliaj industrioj.
Ni antaŭĝojas pri kunlaboro kun vi!
Afiŝtempo: 29-a de marto 2023