En els darrers anys, els investigadors de diversos països han utilitzat fotònics integrats per adonar-se successivament de la manipulació de les ones de llum infrarojos i aplicar-les a xarxes de 5G d’alta velocitat, sensors de xip i vehicles autònoms. Actualment, amb l’aprofundiment continu d’aquesta direcció de la investigació, els investigadors han començat a dur a terme una detecció en profunditat de bandes de llum visibles més curtes i desenvolupen aplicacions més extenses, com ara LIDAR a nivell de xip, arxius AR/VR/MR (millorats/virtuals/híbrids), ulleres, pantalles hologràfiques, xips de processament quàntic, sondes optogenètiques implantades al cervell, etc.
La integració a gran escala dels moduladors de fase òptica és el nucli del subsistema òptic per a l’encaminament òptic en xip i la conformació de fronts d’ona d’espai lliure. Aquestes dues funcions primàries són essencials per a la realització de diverses aplicacions. No obstant això, per als moduladors de fase òptica en el rang de llum visible, és particularment difícil complir els requisits d’alta transmissió i alta modulació alhora. Per complir aquest requisit, fins i tot els materials de nitrur de silici més adequats i els materials de niobat de liti han d’augmentar el volum i el consum d’energia.
Per solucionar aquest problema, Michal Lipson i Nanfang Yu de la Universitat de Columbia van dissenyar un modulador de fase termo-òptica de nitrur de silici basat en el ressonador de micro-ring adiabàtic. Van demostrar que el ressonador de micro-anells funciona en un estat d'acoblament fort. El dispositiu pot aconseguir una modulació de fase amb una pèrdua mínima. En comparació amb els moduladors de fase de guia d'ona ordinaris, el dispositiu té almenys un ordre de reducció de magnitud de l'espai i el consum d'energia. El contingut relacionat s'ha publicat a Nature Photonics.
Michal Lipson, expert en el camp de la fotònica integrada, basat en nitrur de silici, va dir: "La clau de la nostra solució proposada és utilitzar un ressonador òptic i operar en un estat anomenat fort acoblament."
El ressonador òptic és una estructura altament simètrica, que pot convertir un petit canvi d’índex de refracció en un canvi de fase a través de diversos cicles de feixos de llum. Generalment, es pot dividir en tres estats de treball diferents: "sota acoblament" i "sota acoblament". Acoblament crític ”i“ acoblament fort ”. Entre ells, "sota l'acoblament" només pot proporcionar una modulació de fase limitada i introduirà canvis d'amplitud innecessaris i "acoblament crític" provocarà pèrdues òptiques substancials, afectant així el rendiment real del dispositiu.
Per aconseguir una modulació de fase de 2π completa i un canvi d’amplitud mínim, l’equip de recerca va manipular el microint en un estat “acoblament fort”. La força d'acoblament entre el microt i el "bus" és almenys deu vegades superior a la pèrdua del micro. Després d'una sèrie de dissenys i optimització, l'estructura final es mostra a la figura següent. Es tracta d’un anell ressonant amb una amplada cònica. La part estreta de guies d'ona millora la força d'acoblament òptic entre el "bus" i la micro-bobina. La part àmplia de la guia d'ona La pèrdua de llum del microt es redueix reduint la dispersió òptica de la paret lateral.
Heqing Huang, el primer autor del document, també va dir: "Hem dissenyat un modulador de llum de llum en miniatura, salvats energètics i de baixes baixes de baixes baixes amb un radi de només 5 μm i un consum d'energia de modulació en fase π de només 0,8 MW. La variació d'amplitud introduïda és inferior al 10%. El que és més rar és que aquest modulador és igualment eficaç per a les bandes blaves i verdes més difícils de l’espectre visible ”.
Nanfang Yu també va assenyalar que, tot i que estan lluny d’arribar al nivell d’integració dels productes electrònics, el seu treball ha reduït dràsticament la bretxa entre els interruptors fotònics i els interruptors electrònics. "Si la tecnologia del modulador anterior només permetia la integració de 100 moduladors de fase de guies d'ona donada una determinada petjada de xip i pressupost de potència, ara podem integrar 10.000 canvis de fase al mateix xip per aconseguir una funció més complexa."
En resum, aquest mètode de disseny es pot aplicar als moduladors electro-òptics per reduir l’espai ocupat i el consum de tensió. També es pot utilitzar en altres intervals espectrals i altres dissenys de ressonadors diferents. Actualment, l’equip de recerca col·labora per demostrar el LiDAR de l’espectre visible compost per matrius de commutador de fase basades en aquests microers. En el futur, també es pot aplicar a moltes aplicacions com ara la no linealitat òptica millorada, els làsers nous i la nova òptica quàntica.
Article Font: https: //mp.weig
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. Situat a la "Silicon Valley" de la Xina-Beijing Zhongguancun, és una empresa d'alta tecnologia dedicada a servir a institucions de recerca domèstiques i estrangeres, instituts de recerca, universitats i personal de recerca científica empresarial. La nostra empresa es dedica principalment a la investigació i desenvolupament independent, disseny, fabricació, vendes de productes optoelectrònics i proporciona solucions innovadores i serveis professionals i personalitzats per a investigadors científics i enginyers industrials. Després d’anys d’innovació independent, ha format una rica i perfecta sèrie de productes fotoelèctrics, que s’utilitzen àmpliament en indústries municipals, militars, transportades, energia elèctrica, finances, educació, mèdica i altres indústries.
Estem desitjant la cooperació amb vosaltres!
Posada Posada: 29 de març-2023