У апошнія гады даследчыкі з розных краін выкарыстоўвалі інтэграваную фатоніку, каб паслядоўна рэалізаваць маніпуляцыі інфрачырвонымі светлавымі хвалямі і прымяніць іх да высакахуткасных сетак 5G, чып-датчыкаў і аўтаномных транспартных сродкаў.У цяперашні час, з бесперапынным паглыбленнем гэтага кірунку даследаванняў, даследчыкі пачалі праводзіць паглыбленае выяўленне больш кароткіх палос бачнага святла і распрацоўваць больш шырокія дадаткі, такія як LIDAR на ўзроўні чыпа, AR/VR/MR (палепшаны/віртуальны/ гібрыд) Рэальнасць) Акуляры, галаграфічныя дысплеі, чыпы квантавай апрацоўкі, оптагенетычныя зонды, імплантаваныя ў мозг, і г.д.
Маштабная інтэграцыя аптычных фазавых мадулятараў з'яўляецца ядром аптычнай падсістэмы для аптычнай маршрутызацыі на чыпе і фарміравання хвалевага фронту ў вольнай прасторы.Гэтыя дзве асноўныя функцыі важныя для рэалізацыі розных прыкладанняў.Аднак для аптычных фазавых мадулятараў у дыяпазоне бачнага святла асабліва складана адначасова адпавядаць патрабаванням высокага каэфіцыента прапускання і высокай мадуляцыі.Каб задаволіць гэтае патрабаванне, нават самыя прыдатныя матэрыялы з нітрыду крэмнія і ніябату літыя павінны павялічыць аб'ём і энергаспажыванне.
Каб вырашыць гэтую праблему, Міхал Ліпсан і Нанфан Ю з Калумбійскага ўніверсітэта спраектавалі тэрмааптычны фазавы мадулятар з нітрыду крэмнію на аснове адыябатычнага мікракальцавога рэзанатара.Яны даказалі, што мікракольцавы рэзанатар працуе ў стане моцнай сувязі.Прылада можа дасягнуць фазавай мадуляцыі з мінімальнымі стратамі.У параўнанні са звычайнымі хваляводнымі фазавымі мадулятарамі, прылада мае як мінімум на парадак меншае месца і энергаспажыванне.Адпаведны змест быў апублікаваны ў Nature Photonics.
Міхал Ліпсан, вядучы эксперт у галіне інтэграванай фатонікі на аснове нітрыду крэмнія, сказаў: «Ключ да прапанаванага намі рашэння заключаецца ў выкарыстанні аптычнага рэзанатара і працы ў так званым стане моцнай сувязі».
Аптычны рэзанатар - гэта вельмі сіметрычная структура, якая можа пераўтварыць невялікую змену паказчыка праламлення ў змену фазы праз некалькі цыклаў светлавых пучкоў.Увогуле, яго можна падзяліць на тры розныя працоўныя станы: «пад злучэннем» і «пад злучэннем».Крытычная сувязь» і «моцная сувязь».Сярод іх «недастатковая сувязь» можа забяспечыць толькі абмежаваную фазавую мадуляцыю і прывядзе да непатрэбных змен амплітуды, а «крытычная сувязь» прывядзе да значных аптычных страт, тым самым уплываючы на рэальную прадукцыйнасць прылады.
Каб дасягнуць поўнай фазавай мадуляцыі 2π і мінімальнай змены амплітуды, даследчая група маніпулявала мікракальцом у стане «моцнай сувязі».Трываласць сувязі паміж мікракальцом і «шынай» як мінімум у дзесяць разоў перавышае страты мікракальца.Пасля серыі дызайнаў і аптымізацыі канчатковая структура паказана на малюнку ніжэй.Гэта рэзананснае кольца з звужанай шырынёй.Вузкая хваляводная частка паляпшае сілу аптычнай сувязі паміж «шынай» і мікракатушкай.Шырокая хваляводная частка Страты святла мікракальца памяншаюцца за кошт памяншэння аптычнага рассейвання бакавой сценкі.
Хэцын Хуан, першы аўтар артыкула, таксама сказаў: «Мы распрацавалі мініятурны, энергазберагальны фазавы мадулятар бачнага святла з надзвычай нізкімі стратамі з радыусам усяго 5 мкм і энергаспажываннем π-фазы мадуляцыі толькі 0,8 мВт.Уведзеная ваганне амплітуды складае менш за 10%.Радзей тое, што гэты мадулятар аднолькава эфектыўны для самых складаных сініх і зялёных палос у бачным спектры».
Nanfang Yu таксама адзначыў, што, хоць яны далёкія ад дасягнення ўзроўню інтэграцыі электронных прадуктаў, іх праца рэзка скараціла разрыў паміж фатоннымі і электроннымі пераключальнікамі.«Калі папярэдняя тэхналогія мадулятара дазваляла інтэграваць толькі 100 хваляводных фазавых мадулятараў з улікам пэўнай плошчы чыпа і бюджэту магутнасці, то цяпер мы можам інтэграваць 10 000 фазарухавікоў на адным чыпе для дасягнення больш складанай функцыі».
Карацей кажучы, гэты метад распрацоўкі можна прымяніць да электрааптычных мадулятараў, каб паменшыць займаемую прастору і спажыванне напружання.Ён таксама можа выкарыстоўвацца ў іншых спектральных дыяпазонах і іншых рэзанатарах.У цяперашні час даследчая група супрацоўнічае, каб прадэманстраваць LIDAR бачнага спектру, які складаецца з масіваў фазовращателей на аснове такіх мікракольцаў.У будучыні яго таксама можна будзе прымяніць для многіх прыкладанняў, такіх як палепшаная аптычная нелінейнасць, новыя лазеры і новая квантавая оптыка.
Крыніца артыкула: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Кампанія Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., размешчаная ў кітайскай «Сіліконавай даліне» - Пекіне Чжунгуаньцунь, з'яўляецца высокатэхналагічным прадпрыемствам, якое абслугоўвае айчынныя і замежныя навукова-даследчыя ўстановы, навукова-даследчыя інстытуты, універсітэты і навукова-даследчы персанал прадпрыемстваў.Наша кампанія ў асноўным займаецца незалежнымі даследаваннямі і распрацоўкамі, праектаваннем, вытворчасцю і продажам оптаэлектронных вырабаў, а таксама прадастаўляе інавацыйныя рашэнні і прафесійныя індывідуальныя паслугі для навуковых даследчыкаў і прамысловых інжынераў.Пасля многіх гадоў незалежных інавацый кампанія сфармавала багатую і дасканалую серыю фотаэлектрычных вырабаў, якія шырока выкарыстоўваюцца ў камунальнай, ваеннай, транспартнай, электраэнергетычнай, фінансавай, адукацыйнай, медыцынскай і іншых галінах прамысловасці.
Будзем рады супрацоўніцтву з вамі!
Час публікацыі: 29 сакавіка 2023 г