Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu từ các quốc gia khác nhau đã sử dụng quang tử tích hợp để liên tiếp nhận ra sự thao túng của sóng ánh sáng hồng ngoại và áp dụng chúng vào các mạng 5G tốc độ cao, cảm biến chip và phương tiện tự trị. Hiện tại, với sự sâu sắc liên tục của hướng nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu thực hiện phát hiện chuyên sâu các dải ánh sáng có thể nhìn thấy ngắn hơn và phát triển các ứng dụng rộng rãi hơn, chẳng hạn như LIDAR cấp độ chip, AR/VR/MR
Sự tích hợp quy mô lớn của các bộ điều biến pha quang là lõi của hệ thống con quang học cho định tuyến quang trên chip và định hình sóng không gian không gian tự do. Hai chức năng prima ry này là rất cần thiết cho việc thực hiện các ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, đối với các bộ điều biến pha quang trong phạm vi ánh sáng nhìn thấy, việc đáp ứng các yêu cầu của độ truyền cao và điều chế cao là đặc biệt khó khăn cùng một lúc. Để đáp ứng yêu cầu này, ngay cả các vật liệu silicon nitride và lithium niobate phù hợp nhất cũng cần phải tăng khối lượng và mức tiêu thụ năng lượng.
Để giải quyết vấn đề này, Michal Lipson và Nanfang Yu của Đại học Columbia đã thiết kế một bộ điều biến pha nhiệt quang silicon nitride dựa trên bộ cộng hưởng vi mô vi mô. Họ đã chứng minh rằng bộ cộng hưởng vi mô hoạt động ở trạng thái khớp nối mạnh. Thiết bị có thể đạt được điều chế pha với tổn thất tối thiểu. So với các bộ điều biến pha ống dẫn sóng thông thường, thiết bị có ít nhất một thứ tự giảm cường độ trong không gian và mức tiêu thụ năng lượng. Các nội dung liên quan đã được công bố trong Tự nhiên Photonics.
Michal Lipson, một chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực quang tử tích hợp, dựa trên silicon nitride, cho biết: Chìa khóa cho giải pháp đề xuất của chúng tôi là sử dụng bộ cộng hưởng quang học và hoạt động ở trạng thái khớp nối được gọi là trạng thái khớp nối mạnh.
Bộ cộng hưởng quang học là một cấu trúc đối xứng cao, có thể chuyển đổi một thay đổi chỉ số khúc xạ nhỏ thành thay đổi pha thông qua nhiều chu kỳ của dầm ánh sáng. Nói chung, nó có thể được chia thành ba trạng thái làm việc khác nhau: dưới sự kết hợp của các trò chơi và phần dưới. Khớp nối quan trọng và khớp nối mạnh mẽ. Trong số đó, các bộ khớp nối, chỉ có thể cung cấp điều chế pha hạn chế và sẽ đưa ra những thay đổi biên độ không cần thiết, và khớp nối quan trọng của Hồi sẽ gây ra tổn thất quang học đáng kể, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất thực tế của thiết bị.
Để đạt được điều chế pha hoàn chỉnh 2π và thay đổi biên độ tối thiểu, nhóm nghiên cứu đã thao tác với microring trong trạng thái khớp nối mạnh mẽ. Sức mạnh khớp nối giữa microring và xe buýt trên mạng cao hơn ít nhất mười lần so với mất microring. Sau một loạt các thiết kế và tối ưu hóa, cấu trúc cuối cùng được hiển thị trong hình dưới đây. Đây là một vòng cộng hưởng với chiều rộng thon. Phần ống dẫn sóng hẹp giúp cải thiện cường độ khớp nối quang học giữa xe buýt của Bus Bus và cuộn dây vi mô. Phần ống dẫn sóng rộng Sự mất ánh sáng của microring giảm đi bằng cách giảm sự tán xạ quang học của bên.
Heqing Huang, tác giả đầu tiên của bài báo, cũng cho biết: Chúng tôi đã thiết kế một bộ điều biến pha ánh sáng có thể nhìn thấy thu nhỏ, tiết kiệm năng lượng và mất thấp với bán kính chỉ 5 μm và mức tiêu thụ điện năng điều chế pha π chỉ 0,8 MW. Sự thay đổi biên độ được giới thiệu là dưới 10%. Điều hiếm hơn là bộ điều biến này có hiệu quả không kém đối với các dải màu xanh và xanh lá cây khó nhất trong phổ có thể nhìn thấy.
Nan Phường Yu cũng chỉ ra rằng mặc dù chúng không đạt được mức độ tích hợp của các sản phẩm điện tử, công việc của họ đã thu hẹp đáng kể khoảng cách giữa các công tắc quang tử và công tắc điện tử. Nếu công nghệ điều biến trước đó chỉ cho phép tích hợp 100 bộ điều biến pha sóng hướng dẫn được cung cấp một dấu chân và ngân sách năng lượng nhất định, thì giờ đây chúng ta có thể tích hợp 10.000 bộ chuyển pha trên cùng một chip để đạt được chức năng phức tạp hơn.
Nói tóm lại, phương pháp thiết kế này có thể được áp dụng cho các bộ điều biến quang điện để giảm không gian chiếm dụng và mức tiêu thụ điện áp. Nó cũng có thể được sử dụng trong các phạm vi quang phổ khác và các thiết kế cộng hưởng khác nhau khác. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang hợp tác để chứng minh bộ đệm phổ có thể nhìn thấy bao gồm các mảng chuyển pha dựa trên các microres như vậy. Trong tương lai, nó cũng có thể được áp dụng cho nhiều ứng dụng như tăng cường phi tuyến quang, laser mới và quang học lượng tử mới.
Nguồn bài viết: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa
Công ty TNHH Bắc Kinh Rofea Optoelectronics nằm ở Thung lũng Silicon Thung lũng Silicon-Bắc Kinh Zhongguacun, là một doanh nghiệp công nghệ cao dành riêng để phục vụ các tổ chức nghiên cứu trong nước và nước ngoài, viện nghiên cứu, trường đại học và nhân viên nghiên cứu khoa học doanh nghiệp. Công ty chúng tôi chủ yếu tham gia vào nghiên cứu và phát triển, thiết kế, sản xuất, bán các sản phẩm quang điện tử và cung cấp các giải pháp sáng tạo và các dịch vụ cá nhân, chuyên nghiệp cho các nhà nghiên cứu khoa học và kỹ sư công nghiệp. Sau nhiều năm đổi mới độc lập, nó đã hình thành một loạt các sản phẩm quang điện phong phú và hoàn hảo, được sử dụng rộng rãi trong thành phố, quân sự, vận tải, năng lượng điện, tài chính, giáo dục, y tế và các ngành công nghiệp khác.
Chúng tôi rất mong được hợp tác với bạn!
Thời gian đăng: Mar-29-2023