Соңғы жылдары әртүрлі елдердің зерттеушілері инфрақызыл жарық толқындарының манипуляциясын дәйекті жүзеге асыру және оларды жоғары жылдамдықты 5G желілеріне, чип сенсорларына және автономды көліктерге қолдану үшін біріктірілген фотониканы қолданды. Қазіргі уақытта осы зерттеу бағытын үздіксіз тереңдете отырып, зерттеушілер қысқарақ көрінетін жарық жолақтарын тереңірек анықтауды жүзеге асыра бастады және чип деңгейіндегі LIDAR, AR/VR/MR (жақсартылған/виртуалды/ гибридті) Шындық) Көзілдірік, голографиялық дисплейлер, кванттық өңдеу чиптері, миға имплантацияланған оптогенетикалық зондтар және т.б.
Оптикалық фазалық модуляторлардың кең ауқымды интеграциясы чиптегі оптикалық бағыттау және бос кеңістіктегі толқындық фронтты кескіндеу үшін оптикалық ішкі жүйенің өзегі болып табылады. Бұл екі негізгі функция әртүрлі қолданбаларды жүзеге асыру үшін өте маңызды. Дегенмен, көрінетін жарық диапазонындағы оптикалық фазалық модуляторлар үшін бір уақытта жоғары өткізгіштік пен жоғары модуляция талаптарын қанағаттандыру өте қиын. Бұл талапты қанағаттандыру үшін тіпті ең қолайлы кремний нитриді мен литий ниобаты материалдарының көлемі мен қуат тұтынуын арттыру қажет.
Бұл мәселені шешу үшін Колумбия университетінің қызметкері Михал Липсон мен Нанфан Ю адиабаталық микро сақина резонаторы негізінде кремний нитриді термо-оптикалық фазалық модуляторды құрастырды. Олар микро сақина резонаторының күшті байланыс күйінде жұмыс істейтінін дәлелдеді. Құрылғы ең аз шығынмен фазалық модуляцияға қол жеткізе алады. Кәдімгі толқын өткізгіш фазалық модуляторлармен салыстырғанда, құрылғыда кем дегенде кеңістік пен қуат тұтынуды азайту тәртібі бар. Қатысты мазмұн Nature Photonics журналында жарияланған.
Кремний нитридіне негізделген интеграцияланған фотоника саласындағы жетекші сарапшы Михал Липсон: «Біздің ұсынылған шешіміміздің кілті - оптикалық резонаторды пайдалану және күшті байланыс күйінде жұмыс істеу» деді.
Оптикалық резонатор өте симметриялы құрылым болып табылады, ол жарық сәулелерінің бірнеше циклі арқылы кішкене сыну көрсеткішінің өзгеруін фазалық өзгеріске айналдыра алады. Жалпы, оны үш түрлі жұмыс күйіне бөлуге болады: «ілінісу астында» және «муфта астында». Критикалық байланыс» және «күшті ілінісу». Олардың ішінде «байланыс асты» тек шектеулі фазалық модуляцияны қамтамасыз ете алады және амплитуданың қажетсіз өзгерістерін енгізеді, ал «критикалық байланыс» айтарлықтай оптикалық жоғалтуды тудырады, осылайша құрылғының нақты өнімділігіне әсер етеді.
Толық 2π фазалық модуляцияға және амплитуданың минималды өзгеруіне қол жеткізу үшін зерттеу тобы микро сақинаны «күшті байланыс» күйінде басқарды. Микросақина мен «шина» арасындағы байланыс беріктігі микро сақинаның жоғалуынан кемінде он есе жоғары. Бірқатар дизайн мен оңтайландырудан кейін соңғы құрылым төмендегі суретте көрсетілген. Бұл ені тарылған резонанстық сақина. Тар толқын өткізгіш бөлігі «шина» мен микро катушкалар арасындағы оптикалық байланыс күшін жақсартады. Кең толқын өткізгіш бөлігі Микро сақинаның жарық жоғалуы бүйірлік қабырғаның оптикалық шашырауын азайту арқылы азаяды.
Хецин Хуан, мақаланың бірінші авторы, сондай-ақ: «Біз радиусы бар болғаны 5 мкм және π-фазалық модуляция қуатын тұтынуы бар миниатюралық, энергияны үнемдейтін және өте аз шығынды көрінетін жарық фазасының модуляторын жасадық. 0,8 мВт. Енгізілген амплитудалық вариация 10%-дан аз. Сирек кездесетіні, бұл модулятор көрінетін спектрдегі ең қиын көк және жасыл жолақтар үшін бірдей тиімді.
Нанфан Ю сонымен қатар олар электронды өнімдерді біріктіру деңгейіне жетуден алыс болса да, олардың жұмысы фотоникалық қосқыштар мен электронды қосқыштар арасындағы алшақтықты күрт қысқартқанын атап өтті. «Егер алдыңғы модулятор технологиясы белгілі бір микросхеманың ізі мен қуат бюджетін ескере отырып, 100 толқындық фазалық модуляторды біріктіруге мүмкіндік берсе, онда біз күрделірек функцияға қол жеткізу үшін бір чипке 10 000 фазалық ауыстырғышты біріктіре аламыз».
Қысқаша айтқанда, бұл дизайн әдісін электр-оптикалық модуляторларға қолдануға болады, ол бос кеңістік пен кернеуді тұтынуды азайтуға мүмкіндік береді. Оны басқа спектрлік диапазондарда және басқа да әртүрлі резонатор конструкцияларында қолдануға болады. Қазіргі уақытта зерттеу тобы осындай микро сақиналарға негізделген фазалық ығыстырғыш массивтерден тұратын LIDAR көрінетін спектрін көрсету үшін ынтымақтасуда. Болашақта оны жақсартылған оптикалық сызықтық емес, жаңа лазерлер және жаңа кванттық оптика сияқты көптеген қолданбаларға қолдануға болады.
Мақала көзі:https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. Қытайдың «Кремний алқабында» орналасқан – Бейжің Чжунгуанцунда, отандық және шетелдік ғылыми-зерттеу институттарына, ғылыми-зерттеу институттарына, университеттерге және кәсіпорынның ғылыми зерттеу қызметкерлеріне қызмет көрсетуге арналған жоғары технологиялық кәсіпорын. Біздің компания негізінен оптоэлектрондық өнімдерді тәуелсіз зерттеу және әзірлеу, жобалау, өндіру, сатумен айналысады және ғылыми зерттеушілер мен өнеркәсіптік инженерлерге инновациялық шешімдер мен кәсіби, жеке қызметтерді ұсынады. Көптеген жылдар бойы тәуелсіз инновациялардан кейін ол коммуналдық, әскери, көлік, электр энергетикасы, қаржы, білім, медицина және басқа салаларда кеңінен қолданылатын фотоэлектрлік өнімдердің бай және тамаша сериясын қалыптастырды.
Біз сіздермен ынтымақтастықты асыға күтеміз!
Хабарлама уақыты: 29 наурыз 2023 ж