کوچکترین تعدیل کننده فاز نور قابل مشاهده با کمترین توان متولد می شود

در سالهای اخیر ، محققان کشورهای مختلف از فوتونیک یکپارچه برای پیگیری پی در پی دستکاری امواج مادون قرمز استفاده کرده و آنها را در شبکه های 5G با سرعت بالا ، سنسورهای تراشه و وسایل نقلیه خودمختار اعمال می کنند. در حال حاضر ، با تعمیق مداوم این جهت تحقیق ، محققان شروع به انجام تشخیص عمیق باندهای نوری کوتاه تر کرده و کاربردهای گسترده تری مانند لیدر سطح چیپ ، AR/VR/MR (واقعیت/MR/MR) (واقعیت/مجازی/هیبرید)) ، نمایشگر هولوگرافی ، تراشه های پردازش کمیت ، پروب های اپتوژنتیک و غیره ایجاد می کنند.

ادغام در مقیاس بزرگ تعدیل کننده های فاز نوری هسته زیر سیستم نوری برای مسیریابی نوری روی تراشه و شکل دهی موجهای فضای آزاد است. این دو کارکرد اولیه برای تحقق برنامه های مختلف ضروری است. با این حال ، برای تعدیل کننده های فاز نوری در محدوده نور مرئی ، پاسخگویی به الزامات انتقال زیاد و مدولاسیون بالا در همان زمان چالش برانگیز است. برای برآورده کردن این نیاز ، حتی مناسب ترین مواد نیترید سیلیکون و لیتیوم نیوبات نیاز به افزایش حجم و مصرف برق دارند.

برای حل این مشکل ، Michal Lipson و Nanfang Yu از دانشگاه کلمبیا یک تعدیل کننده فاز ترمو نوری سیلیکون نیترید را بر اساس طنین انداز میکرو حلقه آدیاباتیک طراحی کردند. آنها ثابت کردند که طنین انداز میکرو در حالت اتصال قوی عمل می کند. دستگاه می تواند با حداقل از دست دادن مدولاسیون فاز را بدست آورد. در مقایسه با تعدیل کننده های فاز موجبر معمولی ، دستگاه حداقل دارای ترتیب کاهش بزرگی در فضا و مصرف انرژی است. محتوای مرتبط در Nature Photonics منتشر شده است.

میشال لیپسون ، یک متخصص برجسته در زمینه فوتونیک یکپارچه ، مبتنی بر نیترید سیلیکون ، گفت: "کلید راه حل پیشنهادی ما استفاده از یک تشدید کننده نوری و فعالیت در یک حالت اتصال به اصطلاح قوی است."

طنین انداز نوری یک ساختار بسیار متقارن است که می تواند یک تغییر ضریب شکست کوچک را به تغییر فاز از طریق چرخه های مختلف تیرهای نوری تبدیل کند. به طور کلی ، می توان آن را به سه حالت کار مختلف تقسیم کرد: "تحت جفت شدن" و "زیر اتصال". جفت بحرانی "و" اتصال قوی ". در میان آنها ، "تحت جفت شدن" فقط می تواند مدولاسیون فاز محدود را فراهم کند و تغییرات دامنه غیر ضروری را معرفی می کند ، و "اتصال بحرانی" باعث از بین رفتن نوری قابل توجهی خواهد شد و از این طریق بر عملکرد واقعی دستگاه تأثیر می گذارد.

برای دستیابی به مدولاسیون کامل فاز 2π و تغییر دامنه حداقل ، تیم تحقیق میکرونینگ را در حالت "اتصال قوی" دستکاری کرد. قدرت اتصال بین ریزگرد و "اتوبوس" حداقل ده برابر بیشتر از از دست دادن ریزگردها است. پس از یک سری طرح ها و بهینه سازی ، ساختار نهایی در شکل زیر نشان داده شده است. این یک حلقه رزونانس با عرض مخروطی است. قسمت موجبر باریک قدرت اتصال نوری بین "اتوبوس" و میکرو سیم پیچ را بهبود می بخشد. قسمت موجبر گسترده ای از دست دادن نور ریزگردها با کاهش پراکندگی نوری در کنار آن کاهش می یابد.

هقینگ هوانگ ، اولین نویسنده مقاله ، همچنین گفت: "ما یک تعدیل کننده فاز نوری قابل مشاهده مینیاتوری ، صرفه جویی در انرژی و بسیار کم با شعاع تنها 5 میکرومتر و یک مصرف انرژی مدولاسیون فاز π تنها 0.8 مگاوات طراحی کرده ایم. تنوع دامنه معرفی شده کمتر از 10 ٪ است. نکته نادرتر این است که این تعدیل کننده برای سخت ترین باند های آبی و سبز در طیف قابل مشاهده به همان اندازه مؤثر است. "

Nanfang Yu همچنین خاطرنشان کرد: اگرچه آنها از رسیدن به سطح ادغام محصولات الکترونیکی دور نیستند ، اما کار آنها شکاف بین سوئیچ های فوتونی و سوئیچ های الکترونیکی را به طرز چشمگیری کاهش داده است. "اگر فناوری تعدیل کننده قبلی فقط با توجه به یک ردپای تراشه خاص و بودجه قدرت ، ادغام 100 تعدیل کننده فاز موجبر را فراهم کند ، اکنون می توانیم 10،000 شیفت فاز را در همان تراشه ادغام کنیم تا به عملکرد پیچیده تری برسیم."

به طور خلاصه ، این روش طراحی می تواند برای تعدیل کننده های الکترو نوری برای کاهش فضای و ولتاژ اشغال شده اعمال شود. همچنین می تواند در سایر محدوده های طیفی و سایر طرح های مختلف طنین انداز استفاده شود. در حال حاضر ، تیم تحقیق در حال همکاری برای نشان دادن طیف قابل مشاهده Lidar متشکل از آرایه های تغییر مکان فاز بر اساس چنین ریزگردهایی است. در آینده ، همچنین می تواند در بسیاری از برنامه های کاربردی مانند غیرخطی پیشرفته نوری ، لیزرهای جدید و نوری کوانتومی جدید اعمال شود.

منبع مقاله: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa

شرکت پکن Rofea Optoelectronics ، آموزشی ویبولیتین واقع در "دره سیلیکون" چین-پکن ژونگگانگان ، یک شرکت فناوری پیشرفته است که به خدمت به موسسات تحقیقاتی داخلی و خارجی ، مؤسسات تحقیقاتی ، دانشگاه ها و پرسنل تحقیقات علمی بنگاه اقتصادی اختصاص داده شده است. شرکت ما عمدتاً درگیر تحقیق و توسعه مستقل ، طراحی ، تولید ، فروش محصولات نوری است و راه حل های نوآورانه و خدمات حرفه ای و شخصی را برای محققان علمی و مهندسان صنایع ارائه می دهد. پس از سالها نوآوری مستقل ، یک سری غنی و کامل از محصولات فوتوالکتریک تشکیل داده است که به طور گسترده در شهرداری ، نظامی ، حمل و نقل ، برق ، امور مالی ، آموزش ، پزشکی و سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.

ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم!