מודולטור שלב האור הקטן ביותר הנראה לעין עם הכוח הנמוך ביותר נולד

בשנים האחרונות, חוקרים ממדינות שונות השתמשו בפוטוניקה משולבת כדי לממש ברציפות את המניפולציה של גלי אור אינפרא אדום ומיישמים אותם על רשתות 5G במהירות גבוהה, חיישני שבבים וכלי רכב אוטונומיים. נכון לעכשיו, עם העמקה מתמדת של כיוון מחקרי זה, החוקרים החלו לבצע איתור מעמיק של רצועות אור קצרות יותר גלויות ולפתח יישומים נרחבים יותר, כמו לידר ברמת השבב, AR/VR/MR (משופרת/משופרת/היברידית) מזכוכית, תערוכות הולדניות, מעבד קוונטום, מעידים באופטוגנטיים, במוח, במוח, וכו '.

השילוב הגדול בקנה מידה של מודולי פאזה אופטית הוא ליבת המערכת האופטית לניתוב אופטי על השבב ועיצוב חוף הגל החופשי. שתי פונקציות פרימיזציה אלה חיוניות למימוש יישומים שונים. עם זאת, עבור מודולטורים שלב אופטי בטווח האור הנראה, זה מאתגר במיוחד לעמוד בדרישות העברה גבוהה ומודולציה גבוהה בו זמנית. כדי לעמוד בדרישה זו, אפילו חומרי הסיליקון הניטריד המתאים ביותר וחומרי ליתיום ניובאט צריכים להגדיל את הנפח וצריכת החשמל.

כדי לפתור בעיה זו, מיכל ליפסון וננפנג יו מאוניברסיטת קולומביה עיצבו מודולטור שלב תרמו-אופטי סיליקון ניטריד על בסיס מהוד הטבעת האדיאבטית. הם הוכיחו כי התהודה המיקרו-טבעת פועלת במצב צימוד חזק. המכשיר יכול להשיג אפנון פאזה עם אובדן מינימלי. בהשוואה למודולי שלב מוליך גל רגיל, למכשיר יש לפחות סדר של הפחתת גודל במרחב וצריכת החשמל. התוכן הקשור פורסם ב- Nature Photonics.

מיכל ליפסון, מומחה מוביל בתחום הפוטוניקה המשולבת, המבוסס על סיליקון ניטריד, אמר: "המפתח לפיתרון המוצע שלנו הוא להשתמש בתהודה אופטית ולפעול במצב צימוד חזק כביכול."

התהודה האופטית היא מבנה סימטרי ביותר, שיכול להמיר אינדקס שבירה קטן להשתנות לשינוי פאזה דרך מחזורים מרובים של קורות אור. באופן כללי, ניתן לחלק אותו לשלושה מצבי עבודה שונים: "תחת צימוד" ו"תחתום. " צימוד קריטי "ו"צימוד חזק." ביניהם, "תחת צימוד" יכול לספק אפנון שלב מוגבל בלבד ויביא לשינויי משרעת מיותרים, ו"צימוד קריטי "יגרום לאובדן אופטי משמעותי, ובכך ישפיע על הביצועים בפועל של המכשיר.

כדי להשיג אפנון שלב שלב 2π ושינוי משרעת מינימלי, צוות המחקר מילא את המיקרורינג במצב "צימוד חזק". חוזק הצימוד בין המיקרורינג ל"אוטובוס "גבוה לפחות פי עשרה מאובדן המיקרורינג. לאחר סדרת עיצובים ואופטימיזציה, המבנה הסופי מוצג באיור שלהלן. זוהי טבעת מהדהדת ברוחב מחודד. החלק הצר מוליך הגל משפר את חוזק הצימוד האופטי בין "האוטובוס" למיקרו-סליל. חלק מוליך הגל הרחב אובדן האור של המיקרורינג מצטמצם על ידי הפחתת הפיזור האופטי של דופן הצד.

Heqing Huang, המחבר הראשון של העיתון, אמר גם הוא: "עיצבנו מודולטור שלב אור מיניאטורי, חיסכון באנרגיה, ומודול של שלב אור נמוך במיוחד עם רדיוס של 5 מיקרומטר בלבד וצריכת אפנון π בשלב של 0.8 מגוואט בלבד. וריאציה של המשרעת שהוצגה היא פחות מ -10%. מה שנדיר יותר הוא שמודולטור זה יעיל באותה מידה עבור הלהקות הכחולות והירוקות הקשות ביותר בספקטרום הגלוי. "

ננפנג יו גם ציין שלמרות שהם רחוקים מלהגיע לרמת האינטגרציה של מוצרים אלקטרוניים, עבודתם צמצמה באופן דרמטי את הפער בין מתגים פוטוניים למתגים אלקטרוניים. "אם טכנולוגיית המודולטור הקודמת רק אפשרה שילוב של 100 מודולטורים שלב גלגלי גל העניקה טביעת רגל מסוימת ותקציב הכוח, אז נוכל כעת לשלב 10,000 מסברי פאזה באותו שבב כדי להשיג פונקציה מורכבת יותר."

בקיצור, ניתן ליישם שיטת תכנון זו על מודולטורים אלקטרו-אופטיים כדי להפחית את הצריכה של החלל הכבוש והמתח. זה יכול לשמש גם בטווחים ספקטרליים אחרים ובעיצובים אחרים של תהודה. נכון לעכשיו, צוות המחקר משתף פעולה כדי להדגים את הספקטרום הנראה לעין המורכב ממערכי החלפת פאזות המבוססים על מיקרורינגים כאלה. בעתיד ניתן ליישם אותו גם על יישומים רבים כמו אי -ליניאריות אופטית משופרת, לייזרים חדשים ואופטיקה קוונטית חדשה.

מקור מאמר: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa

Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. הממוקמת בסרט "עמק הסיליקון" של סין-בייג'ינג ז'ונגגאנקון, היא מפעל היי-טק המוקדש לשירת מוסדות מחקר מקומיים וזרים, מכוני מחקר, אוניברסיטאות ואנשי מחקר מדעיים ארגוניים. החברה שלנו עוסקת בעיקר במחקר ופיתוח עצמאי, תכנון, ייצור, מכירות של מוצרים אופטו -אלקטרוניים, ומספקת פתרונות חדשניים ושירותים מקצועיים, מותאמים אישית לחוקרים מדעיים ומהנדסים תעשייתיים. לאחר שנים של חדשנות עצמאית, היא הקימה סדרה עשירה ומושלמת של מוצרים פוטואלקטריים, הנמצאים בשימוש נרחב בתעשיות עירוניות, צבאיות, תחבורה, חשמל, פיננסים, חינוך, רפואה ותעשיות אחרות.

אנו מצפים לשיתוף פעולה איתך!