Nos últimos anos, investigadores de varios países utilizaron a fotónica integrada para realizar sucesivamente a manipulación de ondas de luz infravermella e aplicalas a redes 5G de alta velocidade, sensores de chip e vehículos autónomos. Na actualidade, co profundo continuo desta dirección de investigación, os investigadores comezaron a realizar a detección en profundidade de bandas de luz visibles máis curtas e desenvolver aplicacións máis extensas, como lidar a nivel de chip, AR/VR/MR (Mellor/Virtual/Híbrido) Realidade), disposicións holográficas, títulos de procesamento cuánticos, probas optos.
A integración a gran escala de moduladores de fase óptica é o núcleo do subsistema óptico para o enrutamento óptico de chip e a conformación de fronte de onda libre. Estas dúas funcións primas son esenciais para a realización de varias aplicacións. Non obstante, para os moduladores de fase óptica no rango de luz visible, é especialmente difícil cumprir os requisitos de alta transmisión e alta modulación ao mesmo tempo. Para cumprir este requisito, incluso os materiais de nitruro de silicio e niobato de litio máis adecuados necesitan aumentar o volume e o consumo de enerxía.
Para resolver este problema, Michal Lipson e Nanfang Yu, da Universidade de Columbia, deseñaron un modulador de fase termo-óptica de nitruro de silicio baseado no resonador de micro-anel adiabático. Demostraron que o resonador de micro-anel opera nun forte estado de acoplamiento. O dispositivo pode lograr a modulación de fase cunha perda mínima. En comparación cos moduladores de fase de guía de ondas ordinarias, o dispositivo ten polo menos unha orde de redución de magnitude do espazo e do consumo de enerxía. O contido relacionado publicouse en Nature Fotonics.
Michal Lipson, un experto líder no campo da fotónica integrada, baseado no nitruro de silicio, dixo: "A clave da nosa solución proposta é usar un resonador óptico e operar nun chamado estado de acoplamiento forte".
O resonador óptico é unha estrutura altamente simétrica, que pode converter un pequeno cambio de índice de refracción nun cambio de fase a través de múltiples ciclos de vigas de luz. Xeralmente, pódese dividir en tres estados de traballo diferentes: "baixo acoplamiento" e "baixo acoplamiento". Acoplamiento crítico "e" acoplamiento forte ". Entre eles, "baixo acoplamiento" só pode proporcionar unha modulación de fase limitada e introducirá cambios de amplitude innecesarios e o "acoplamiento crítico" causará unha perda óptica substancial, afectando así o rendemento real do dispositivo.
Para conseguir unha modulación completa de fase 2π e un cambio de amplitude mínima, o equipo de investigación manipulou a microración nun estado de acoplamiento forte. A forza de acoplamiento entre a microración e o "autobús" é polo menos dez veces superior á perda do microrado. Despois dunha serie de deseños e optimización, a estrutura final móstrase na figura seguinte. Este é un anel resonante cun ancho cónico. A parte de guía de onda estreita mellora a resistencia ao acoplamiento óptico entre o "autobús" e o micro-coil. A parte de guía de onda ampla A perda de luz do microrado redúcese reducindo a dispersión óptica da parede lateral.
Heqing Huang, o primeiro autor do artigo, tamén dixo: "Deseñamos un modulador de fase de luz visible en miniatura, aforro de enerxía e moi baixa de pouca perda cun radio de só 5 μM e un consumo de enerxía de modulación en fase π de só 0,8 MW. A variación de amplitude introducida é inferior ao 10%. O máis raro é que este modulador é igualmente eficaz para as bandas azuis e verdes máis difíciles do espectro visible. "
Nanfang Yu tamén sinalou que, aínda que están lonxe de alcanzar o nivel de integración de produtos electrónicos, o seu traballo estreitou drasticamente a fenda entre interruptores fotónicos e interruptores electrónicos. "Se a tecnoloxía moduladora anterior só permitiu a integración de 100 moduladores de fase de guía de ondas dado un certo orzamento de pegada e potencia de chip, agora podemos integrar 10.000 cambiadores de fase no mesmo chip para conseguir unha función máis complexa."
En resumo, este método de deseño pódese aplicar a moduladores electro-ópticos para reducir o consumo de espazo e tensión ocupados. Tamén se pode usar noutros intervalos espectrais e outros deseños de resonadores diferentes. Na actualidade, o equipo de investigación está a cooperar para demostrar o espectro visible LiDAR composto por matrices de cambios de fase baseadas en tales microramentos. No futuro, tamén se pode aplicar a moitas aplicacións como a non linealidade óptica mellorada, os novos láseres e a nova óptica cuántica.
Artigo Fonte: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Beijing Rofea optoelectronics Co., Ltd. Situado no "Silicon Valley" de China-Pequín Zhongguancun, é unha empresa de alta tecnoloxía dedicada a servir institucións de investigación domésticas e estranxeiras, institutos de investigación, universidades e persoal de investigación científica empresarial. A nosa empresa dedícase principalmente á investigación e desenvolvemento independente, deseño, fabricación, vendas de produtos optoelectrónicos e ofrece solucións innovadoras e servizos profesionais personalizados para investigadores científicos e enxeñeiros industriais. Despois de anos de innovación independente, formou unha rica e perfecta serie de produtos fotoeléctricos, que son amplamente empregados en industrias municipais, militares, transporte, enerxía eléctrica, finanzas, educación, médicos e outras industrias.
Estamos desexando a cooperación contigo.
Tempo de publicación: MAR-29-2023