In de afgelopen jaren hebben onderzoekers uit verschillende landen geïntegreerde fotonica gebruikt om achtereenvolgens de manipulatie van infraroodlichtgolven te realiseren en ze toe te passen op snelle 5G-netwerken, chipsensoren en autonome voertuigen. Momenteel, met de continue verdieping van deze onderzoeksrichting, zijn onderzoekers begonnen met het uitvoeren van diepgaande detectie van kortere zichtbare lichtbanden en het ontwikkelen van meer uitgebreide toepassingen, zoals chipniveau LIDAR, AR/VR/MR/MR (verbeterde/virtuele/hybride) realiteit) realiteit), holografische displays, kwantumverwerkingschips, optogenetische sondes, optogenetische sondes, optogenetische sondes, optogenetische sondes, optogenetische sondes, optogenetische sondes, optimale sondes.
De grootschalige integratie van optische fasemodulatoren is de kern van het optische subsysteem voor optische routering op de chip en het vormgeven van vrije ruimte. Deze twee prima functies zijn essentieel voor het realiseren van verschillende toepassingen. Voor optische fasemodulatoren in het zichtbare lichtbereik is het echter met name een uitdaging om tegelijkertijd aan de vereisten van hoge transmissie en hoge modulatie te voldoen. Om aan deze vereiste te voldoen, moeten zelfs de meest geschikte siliciumnitride- en lithiumniobaatmaterialen het volume- en stroomverbruik verhogen.
Om dit probleem op te lossen, ontwierp Michal Lipson en Nanfang Yu van de Columbia University een siliciumnitride thermo-optische fasemodulator op basis van de adiabatische micro-ringresonator. Ze bewezen dat de micro-ringresonator in een sterke koppelingstoestand werkt. Het apparaat kan fasemodulatie bereiken met minimaal verlies. In vergelijking met gewone golfgeleiderfasemodulatoren heeft het apparaat ten minste een orde van grootte -vermindering van de ruimte en stroomverbruik. De gerelateerde inhoud is gepubliceerd in Nature Photonics.
Michal Lipson, een toonaangevende expert op het gebied van geïntegreerde fotonica, gebaseerd op siliciumnitride, zei: "De sleutel tot onze voorgestelde oplossing is om een optische resonator te gebruiken en te werken in een zogenaamde sterke koppelingstoestand."
De optische resonator is een zeer symmetrische structuur, die een kleine brekingsindexverandering kan omzetten in een faseverandering door meerdere cycli van lichtstralen. Over het algemeen kan het worden onderverdeeld in drie verschillende werkende staten: "onder koppeling" en "onder koppeling". Kritische koppeling "en" sterke koppeling. " Onder hen kan "onder koppeling" slechts een beperkte fasemodulatie bieden en zal het onnodige amplitudeveranderingen introduceren, en "kritische koppeling" zal aanzienlijk optisch verlies veroorzaken, waardoor de werkelijke prestaties van het apparaat worden beïnvloed.
Om volledige 2π fasemodulatie en minimale amplitudeverandering te bereiken, manipuleerde het onderzoeksteam de microring in een "sterke koppeling" -toestand. De koppelingssterkte tussen de microre en de "bus" is minstens tien keer hoger dan het verlies van de microring. Na een reeks ontwerpen en optimalisatie wordt de uiteindelijke structuur weergegeven in de onderstaande afbeelding. Dit is een resonerende ring met een taps toelopende breedte. Het smalle golfgeleiderdeel verbetert de optische koppelingssterkte tussen de "bus" en de microspoel. Het brede golfgeleiderdeel Het lichtverlies van de microre wordt verminderd door de optische verstrooiing van de zijwand te verminderen.
Heqing Huang, de eerste auteur van het papier, zei ook: “We hebben een miniatuur, energiebesparende en extreem lage verlies zichtbare lichtfasemodulator ontworpen met een straal van slechts 5 μm en een π-fase modulatievermogenverbruik van slechts 0,8 MW. De geïntroduceerde amplitudevariatie is minder dan 10%. Wat zeldzamer is, is dat deze modulator even effectief is voor de moeilijkste blauwe en groene banden in het zichtbare spectrum. ”
Nanfang Yu wees er ook op dat hoewel ze verre van het niveau van integratie van elektronische producten bereiken, hun werk de kloof tussen fotonische schakelaars en elektronische schakelaars drastisch heeft beperkt. "Als de vorige modulatietechnologie alleen de integratie van 100 golfgeleider -fasemodulatoren mogelijk maakte die een bepaalde chipvoetafdruk en energiebudget hebben gegeven, kunnen we nu 10.000 fase -shifters op dezelfde chip integreren om een complexere functie te bereiken."
Kortom, deze ontwerpmethode kan worden toegepast op elektro-optische modulatoren om de bezette ruimte en spanningsverbruik te verminderen. Het kan ook worden gebruikt in andere spectrale bereiken en andere verschillende resonatorontwerpen. Momenteel werkt het onderzoeksteam samen om het zichtbare spectrum -lidar te demonstreren dat is samengesteld uit fase shifter -arrays op basis van dergelijke microrings. In de toekomst kan het ook worden toegepast op veel toepassingen zoals verbeterde optische niet -lineariteit, nieuwe lasers en nieuwe kwantumoptica.
Artikelbron: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. gevestigd in de Chinese "Silicon Valley"-Beijing Zhongguancun, is een hightech onderneming die zich toelegt op het dienen van binnenlandse en buitenlandse onderzoeksinstellingen, onderzoeksinstituten, universiteiten en enterprise wetenschappelijke onderzoekspersoneel. Ons bedrijf houdt zich voornamelijk bezig met onafhankelijk onderzoek en ontwikkeling, ontwerp, productie, verkoop van opto -elektronische producten en biedt innovatieve oplossingen en professionele, gepersonaliseerde diensten voor wetenschappelijke onderzoekers en industriële ingenieurs. Na jaren van onafhankelijke innovatie heeft het een rijke en perfecte reeks foto -elektrische producten gevormd, die veel worden gebruikt in gemeentelijke, militaire, transport, elektrische stroom, financiën, onderwijs, medische en andere industrieën.
We kijken uit naar samenwerking met u!
Posttijd: maart-29-2023