Sa bag-ohay nga mga tuig, ang mga tigdukiduki gikan sa lainlaing mga nasud migamit sa integrated photonics aron sunod-sunod nga matuman ang manipulasyon sa mga infrared light wave ug ipadapat kini sa mga high-speed 5G network, chip sensor, ug autonomous vehicle. Sa pagkakaron, uban sa padayon nga pagpalalom niini nga direksyon sa panukiduki, ang mga tigdukiduki nagsugod sa paghimo og lawom nga pag-ila sa mas mubo nga makita nga mga banda sa kahayag ug pagpalambo sa mas lapad nga mga aplikasyon, sama sa chip-level LIDAR, AR/VR/MR (gipauswag/virtual/hybrid) Reality Glasses, holographic displays, quantum processing chips, optogenetic probes nga gitanom sa utok, ug uban pa.
Ang dakong integrasyon sa optical phase modulators mao ang kinauyokan sa optical subsystem para sa on-chip optical routing ug free-space wavefront shaping. Kining duha ka pangunang gimbuhaton importante para sa pagkatuman sa nagkalain-laing aplikasyon. Apan, para sa optical phase modulators sa visible light range, lisod kaayo ang pagtagbo sa mga kinahanglanon sa taas nga transmittance ug taas nga modulation sa samang higayon. Aron matuman kini nga kinahanglanon, bisan ang labing angay nga silicon nitride ug lithium niobate nga mga materyales kinahanglan nga dugangan ang volume ug konsumo sa kuryente.
Aron masulbad kini nga problema, si Michal Lipson ug Nanfang Yu sa Columbia University nagdisenyo og silicon nitride thermo-optic phase modulator nga gibase sa adiabatic micro-ring resonator. Ilang napamatud-an nga ang micro-ring resonator naglihok sa usa ka kusog nga coupling state. Ang device makab-ot ang phase modulation nga adunay gamay nga loss. Kung itandi sa ordinaryong waveguide phase modulators, ang device adunay labing menos usa ka order of magnitude nga pagkunhod sa espasyo ug konsumo sa kuryente. Ang may kalabutan nga sulud gipatik sa Nature Photonics.
Si Michal Lipson, usa ka nanguna nga eksperto sa natad sa integrated photonics, nga gibase sa silicon nitride, miingon: “Ang yawe sa among gisugyot nga solusyon mao ang paggamit og optical resonator ug pag-operate sa gitawag nga strong coupling state.”
Ang optical resonator usa ka simetriko kaayo nga istruktura, nga makahimo sa pag-convert sa gamay nga pagbag-o sa refractive index ngadto sa usa ka pagbag-o sa phase pinaagi sa daghang mga siklo sa mga silaw sa kahayag. Kasagaran, kini mahimong bahinon sa tulo ka lainlaing mga estado sa pagtrabaho: "under coupling" ug "under coupling." "Critical coupling" ug "strong coupling." Lakip niini, ang "under coupling" makahatag lamang og limitado nga phase modulation ug magpaila sa wala kinahanglana nga mga pagbag-o sa amplitude, ug ang "critical coupling" hinungdan sa dakong optical loss, sa ingon makaapekto sa aktuwal nga performance sa device.
Aron makab-ot ang kompleto nga 2π phase modulation ug gamay nga pagbag-o sa amplitude, gimaniobra sa research team ang microring sa usa ka "strong coupling" state. Ang coupling strength tali sa microring ug sa "bus" labing menos napulo ka pilo nga mas taas kaysa sa pagkawala sa microring. Human sa sunod-sunod nga mga disenyo ug pag-optimize, ang katapusang istruktura gipakita sa hulagway sa ubos. Kini usa ka resonant ring nga adunay tapered width. Ang pig-ot nga waveguide nga bahin nagpauswag sa optical coupling strength tali sa "bus" ug sa micro-coil. Ang lapad nga waveguide nga bahin Ang pagkawala sa kahayag sa microring gipakunhod pinaagi sa pagpakunhod sa optical scattering sa sidewall.
Si Heqing Huang, ang unang awtor sa papel, miingon usab: “Nagdisenyo kami og usa ka miniature, makadaginot sa enerhiya, ug hilabihan ka ubos nga pagkawala sa makita nga kahayag nga phase modulator nga adunay radius nga 5 μm lamang ug usa ka π-phase modulation power consumption nga 0.8 mW lamang. Ang gipaila nga amplitude variation wala pay 10%. Ang mas talagsaon mao nga kini nga modulator parehas nga epektibo alang sa labing lisud nga asul ug berde nga mga banda sa makita nga spectrum.”
Gipunting usab ni Nanfang Yu nga bisan kung layo pa sila sa pagkab-ot sa lebel sa integrasyon sa mga produktong elektroniko, ang ilang trabaho nakapamenos pag-ayo sa kal-ang tali sa mga photonic switch ug electronic switch. "Kung ang miaging teknolohiya sa modulator nagtugot lamang sa integrasyon sa 100 ka waveguide phase modulator nga gihatagan og piho nga chip footprint ug power budget, nan mahimo na naton nga i-integrate ang 10,000 ka phase shifter sa parehas nga chip aron makab-ot ang mas komplikado nga Function."
Sa laktod nga pagkasulti, kini nga pamaagi sa disenyo mahimong magamit sa mga electro-optic modulator aron makunhuran ang giokupar nga espasyo ug konsumo sa boltahe. Mahimo usab kini gamiton sa ubang mga spectral ranges ug uban pang lainlaing mga disenyo sa resonator. Sa pagkakaron, ang research team nakigtambayayong aron ipakita ang visible spectrum LIDAR nga gilangkoban sa mga phase shifter arrays nga gibase sa ingon nga mga microring. Sa umaabot, mahimo usab kini magamit sa daghang mga aplikasyon sama sa gipauswag nga optical nonlinearity, bag-ong mga laser, ug bag-ong quantum optics.
Tinubdan sa artikulo: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Ang Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. nga nahimutang sa "Silicon Valley" sa China - Beijing Zhongguancun, usa ka high-tech nga negosyo nga gipahinungod sa pagserbisyo sa mga institusyon sa panukiduki, mga institusyon sa panukiduki, mga unibersidad ug mga personahe sa siyentipikong panukiduki sa sulod ug gawas sa nasud. Ang among kompanya nag-una nga nalambigit sa independente nga panukiduki ug pag-uswag, disenyo, paggama, pagbaligya sa mga produkto sa optoelectronic, ug naghatag og mga inobatibong solusyon ug propesyonal, personal nga serbisyo para sa mga siyentipikong tigdukiduki ug mga inhenyero sa industriya. Human sa mga katuigan sa independente nga inobasyon, kini nakaporma og usa ka dato ug hingpit nga serye sa mga produkto sa photoelectric, nga kaylap nga gigamit sa munisipyo, militar, transportasyon, kuryente, pinansya, edukasyon, medikal ug uban pang mga industriya.
Nagpaabut kami sa kooperasyon uban kanimo!
Oras sa pag-post: Mar-29-2023