Fi snin reċenti, riċerkaturi minn diversi pajjiżi użaw fotonika integrata biex jirrealizzaw suċċessivament il-manipulazzjoni tal-mewġ tad-dawl infra-aħmar u applikawhom għal netwerks 5G b'veloċità għolja, sensuri taċ-ċippa, u vetturi awtonomi. Fil-preżent, bl-approfondiment kontinwu ta' din id-direzzjoni tar-riċerka, ir-riċerkaturi bdew iwettqu skoperta fil-fond ta' meded ta' dawl viżibbli iqsar u jiżviluppaw applikazzjonijiet aktar estensivi, bħal LIDAR fil-livell taċ-ċippa, Nuċċali AR/VR/MR (Realtà mtejba/virtwali/ibrida), wirjiet olografiċi, ċipep tal-ipproċessar kwantiku, sondi optogenetiċi impjantati fil-moħħ, eċċ.
L-integrazzjoni fuq skala kbira ta' modulaturi tal-fażi ottika hija l-qalba tas-sottosistema ottika għar-rottaġġ ottiku on-chip u l-iffurmar tal-front tal-mewġa fl-ispazju ħieles. Dawn iż-żewġ funzjonijiet primarji huma essenzjali għar-realizzazzjoni ta' diversi applikazzjonijiet. Madankollu, għal modulaturi tal-fażi ottika fil-medda tad-dawl viżibbli, huwa partikolarment ta' sfida li jintlaħqu r-rekwiżiti ta' trasmittanza għolja u modulazzjoni għolja fl-istess ħin. Biex jintlaħaq dan ir-rekwiżit, anke l-aktar materjali adattati ta' nitrur tas-silikon u niobat tal-litju jeħtieġ li jżidu l-volum u l-konsum tal-enerġija.
Biex isolvu din il-problema, Michal Lipson u Nanfang Yu mill-Università ta' Columbia ddisinjaw modulatur tal-fażi termo-ottiku tan-nitrid tas-silikon ibbażat fuq ir-reżonatur tal-mikro-ċirku adjabatiku. Huma wrew li r-reżonatur tal-mikro-ċirku jopera fi stat ta' akkoppjar qawwi. L-apparat jista' jikseb modulazzjoni tal-fażi b'telf minimu. Meta mqabbel mal-modulaturi tal-fażi tal-gwida tal-mewġ ordinarji, l-apparat għandu mill-inqas ordni ta' kobor tnaqqis fl-ispazju u l-konsum tal-enerġija. Il-kontenut relatat ġie ppubblikat f'Nature Photonics.
Michal Lipson, espert ewlieni fil-qasam tal-fotonika integrata, ibbażata fuq in-nitrur tas-silikon, qal: “Iċ-ċavetta għas-soluzzjoni proposta tagħna hija li nużaw reżonatur ottiku u noperaw fi stat imsejjaħ ta’ akkoppjar qawwi.”
Ir-reżonatur ottiku huwa struttura simmetrika ħafna, li tista' tikkonverti bidla żgħira fl-indiċi refrattiv f'bidla fil-fażi permezz ta' ċikli multipli ta' raġġi tad-dawl. Ġeneralment, jista' jinqasam fi tliet stati ta' ħidma differenti: "under coupling" u "under coupling". "Critical coupling" u "strong coupling". Fost dawn, "under coupling" jista' jipprovdi biss modulazzjoni limitata tal-fażi u jintroduċi bidliet bla bżonn fl-amplitudni, u "critical coupling" jikkawża telf ottiku sostanzjali, u b'hekk jaffettwa l-prestazzjoni attwali tal-apparat.
Biex jinkiseb modulazzjoni sħiħa tal-fażi 2π u bidla minima fl-amplitudni, it-tim tar-riċerka mmanipula l-mikroċirku fi stat ta’ “akkoppjar qawwi”. Is-saħħa tal-akkoppjar bejn il-mikroċirku u l-“bus” hija mill-inqas għaxar darbiet ogħla mit-telf tal-mikroċirku. Wara serje ta’ disinji u ottimizzazzjoni, l-istruttura finali hija murija fil-figura hawn taħt. Dan huwa ċirku reżonanti b’wisa’ konika. Il-parti dejqa tal-gwida tal-mewġ ittejjeb is-saħħa tal-akkoppjar ottiku bejn il-“bus” u l-mikro-coil. Il-parti wiesgħa tal-gwida tal-mewġ It-telf tad-dawl tal-mikroċirku jitnaqqas billi jitnaqqas it-tifrix ottiku tal-ħajt tal-ġenb.
Heqing Huang, l-ewwel awtur tal-karta, qal ukoll: “Iddisinjajna modulatur tal-fażi tad-dawl viżibbli minjatura, li jiffranka l-enerġija, u b'telf estremament baxx b'raġġ ta' 5 μm biss u konsum tal-enerġija tal-modulazzjoni tal-fażi π ta' 0.8 mW biss. Il-varjazzjoni tal-amplitudni introdotta hija inqas minn 10%. Dak li hu aktar rari huwa li dan il-modulatur huwa ugwalment effettiv għall-aktar meded blu u ħodor diffiċli fl-ispettru viżibbli.”
Nanfang Yu rrimarka wkoll li għalkemm għadhom 'il bogħod milli jilħqu l-livell ta' integrazzjoni tal-prodotti elettroniċi, ix-xogħol tagħhom naqqas b'mod drammatiku d-distakk bejn is-swiċċijiet fotoniċi u s-swiċċijiet elettroniċi. "Jekk it-teknoloġija tal-modulatur preċedenti kienet tippermetti biss l-integrazzjoni ta' 100 modulatur tal-fażi tal-gwida tal-mewġ meta wieħed iqis ċertu footprint taċ-ċippa u baġit tal-enerġija, allura issa nistgħu nintegraw 10,000 shifter tal-fażi fuq l-istess ċippa biex niksbu Funzjoni aktar kumplessa."
Fil-qosor, dan il-metodu ta' disinn jista' jiġi applikat għal modulaturi elettro-ottiċi biex jitnaqqas l-ispazju okkupat u l-konsum tal-vultaġġ. Jista' jintuża wkoll f'firxiet spettrali oħra u disinji oħra differenti ta' reżonaturi. Fil-preżent, it-tim tar-riċerka qed jikkoopera biex juri l-LIDAR tal-ispettru viżibbli magħmul minn matriċi ta' phase shifter ibbażati fuq mikroċrieki bħal dawn. Fil-futur, jista' jiġi applikat ukoll għal ħafna applikazzjonijiet bħal nonlinearità ottika mtejba, lejżers ġodda, u ottika kwantistika ġdida.
Sors tal-artiklu: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. li tinsab fis-"Silicon Valley" taċ-Ċina – Beijing Zhongguancun, hija intrapriża ta' teknoloġija għolja ddedikata biex isservi istituzzjonijiet ta' riċerka domestiċi u barranin, istituti ta' riċerka, universitajiet u persunal ta' riċerka xjentifika ta' intrapriżi. Il-kumpanija tagħna hija prinċipalment involuta fir-riċerka u l-iżvilupp indipendenti, id-disinn, il-manifattura, il-bejgħ ta' prodotti optoelettroniċi, u tipprovdi soluzzjonijiet innovattivi u servizzi professjonali u personalizzati għal riċerkaturi xjentifiċi u inġiniera industrijali. Wara snin ta' innovazzjoni indipendenti, iffurmat serje rikka u perfetta ta' prodotti fotoelettriċi, li jintużaw ħafna f'industriji muniċipali, militari, tat-trasport, tal-enerġija elettrika, tal-finanzi, tal-edukazzjoni, mediċi u oħrajn.
Aħna ħerqana li nikkooperaw miegħek!
Ħin tal-posta: 29 ta' Marzu 2023