So'nggi yillarda turli mamlakatlardan kelgan tadqiqotchilar infraqizil yorug'lik to'lqinlarini manipulyatsiya qilishni ketma-ket amalga oshirish va ularni yuqori tezlikdagi 5G tarmoqlari, chip sensorlari va avtonom transport vositalariga qo'llash uchun integratsiyalashgan fotonikadan foydalandilar. Hozirgi vaqtda ushbu tadqiqot yo'nalishi doimiy ravishda chuqurlashib borishi bilan tadqiqotchilar qisqaroq ko'rinadigan yorug'lik polosalarini chuqur aniqlashni boshladilar va chip darajasidagi LIDAR, AR/VR/MR (kengaytirilgan/virtual/gibrid) reallik ko'zoynaklari, golografik displeylar, kvant protsessorlari, miyaga joylashtirilgan optogenetik zondlar va boshqalar kabi kengroq dasturlarni ishlab chiqdilar.
Optik faza modulyatorlarining keng ko'lamli integratsiyasi chipdagi optik marshrutizatsiya va erkin fazoviy to'lqin frontini shakllantirish uchun optik quyi tizimning yadrosidir. Bu ikkita asosiy funksiya turli xil ilovalarni amalga oshirish uchun juda muhimdir. Biroq, ko'rinadigan yorug'lik diapazonidagi optik faza modulyatorlari uchun bir vaqtning o'zida yuqori o'tkazuvchanlik va yuqori modulyatsiya talablarini qondirish ayniqsa qiyin. Ushbu talabni qondirish uchun hatto eng mos kremniy nitridi va lityum niobat materiallari ham hajm va quvvat sarfini oshirishi kerak.
Ushbu muammoni hal qilish uchun Kolumbiya universitetidan Michal Lipson va Nanfang Yu adiabatik mikro-halqa rezonatoriga asoslangan kremniy nitridi termo-optik faza modulyatorini ishlab chiqdilar. Ular mikro-halqa rezonatori kuchli bog'lanish holatida ishlashini isbotladilar. Qurilma minimal yo'qotish bilan faza modulyatsiyasiga erisha oladi. Oddiy to'lqin yo'nalishi faza modulyatorlari bilan taqqoslaganda, qurilmada makon va quvvat sarfi kamida bir darajaga kamayadi. Tegishli kontent Nature Photonics jurnalida chop etilgan.
Kremniy nitridiga asoslangan integral fotonika sohasidagi yetakchi mutaxassis Michal Lipson shunday dedi: "Bizning taklif qilingan yechimimizning kaliti optik rezonatordan foydalanish va kuchli bog'lanish holatida ishlashdir".
Optik rezonator juda simmetrik struktura bo'lib, yorug'lik nurlarining bir nechta sikllari orqali kichik sinish ko'rsatkichi o'zgarishini faza o'zgarishiga aylantira oladi. Umuman olganda, uni uch xil ish holatiga bo'lish mumkin: "ulanish ostida" va "ulanish ostida". Kritik ulanish" va "kuchli ulanish". Ular orasida "ulanish ostida" faqat cheklangan faza modulyatsiyasini ta'minlaydi va keraksiz amplituda o'zgarishlarini keltirib chiqaradi va "kritik ulanish" sezilarli darajada optik yo'qotishlarga olib keladi va shu bilan qurilmaning haqiqiy ishlashiga ta'sir qiladi.
To'liq 2π fazali modulyatsiya va minimal amplituda o'zgarishiga erishish uchun tadqiqot guruhi mikrohalqani "kuchli ulanish" holatida boshqardi. Mikrohalqa va "shinasi" orasidagi ulanish kuchi mikrohalqaning yo'qolishidan kamida o'n baravar yuqori. Bir qator dizaynlar va optimallashtirishdan so'ng, yakuniy struktura quyidagi rasmda ko'rsatilgan. Bu konussimon kenglikka ega rezonansli halqa. Tor to'lqin o'tkazgich qismi "shinasi" va mikro-bobin orasidagi optik ulanish kuchini yaxshilaydi. Keng to'lqin o'tkazgich qismi Mikrohalqaning yorug'lik yo'qotilishi yon devorning optik sochilishini kamaytirish orqali kamayadi.
Maqolaning birinchi muallifi Heqing Xuang ham shunday dedi: “Biz radiusi atigi 5 mkm va π-fazali modulyatsiya quvvat sarfi atigi 0,8 mVt boʻlgan miniatyura, energiya tejaydigan va juda kam yoʻqotishli koʻrinadigan yorugʻlik fazali modulyatorini yaratdik. Kiritilgan amplituda oʻzgarishi 10% dan kam. Kamdan-kam uchraydigan narsa shundaki, bu modulyator koʻrinadigan spektrdagi eng qiyin koʻk va yashil chiziqlar uchun bir xil darajada samarali”.
Nanfang Yu shuningdek, ular elektron mahsulotlarni integratsiya qilish darajasiga yetib bormagan bo'lsalar-da, ularning ishi fotonik kalitlar va elektron kalitlar o'rtasidagi farqni sezilarli darajada qisqartirganini ta'kidladi. "Agar avvalgi modulyator texnologiyasi faqat ma'lum bir chip maydoni va quvvat byudjeti bilan 100 ta to'lqin yo'naltiruvchi faza modulyatorlarini integratsiya qilishga imkon bergan bo'lsa, endi biz yanada murakkabroq funksiyaga erishish uchun bitta chipga 10 000 ta faza o'tkazgichlarini integratsiyalashimiz mumkin."
Xulosa qilib aytganda, ushbu dizayn usuli band bo'lgan maydon va kuchlanish sarfini kamaytirish uchun elektro-optik modulyatorlarga qo'llanilishi mumkin. Bundan tashqari, u boshqa spektral diapazonlarda va boshqa turli rezonator dizaynlarida ham qo'llanilishi mumkin. Hozirda tadqiqot guruhi bunday mikrohalqalarga asoslangan fazali o'zgartirgich massivlaridan tashkil topgan ko'rinadigan spektrli LIDARni namoyish etish ustida hamkorlik qilmoqda. Kelajakda u optik chiziqli bo'lmaganlikni oshirish, yangi lazerlar va yangi kvant optikasi kabi ko'plab dasturlarga ham qo'llanilishi mumkin.
Maqola manbasi: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Xitoyning "Silikon vodiysi" - Pekin Zhongguancun shahrida joylashgan Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. - bu mahalliy va xorijiy ilmiy-tadqiqot muassasalari, ilmiy-tadqiqot institutlari, universitetlar va korxona ilmiy-tadqiqot xodimlariga xizmat ko'rsatishga bag'ishlangan yuqori texnologiyali korxona. Bizning kompaniyamiz asosan optoelektronika mahsulotlarini mustaqil tadqiq qilish va ishlab chiqish, loyihalash, ishlab chiqarish, sotish bilan shug'ullanadi va ilmiy tadqiqotchilar va sanoat muhandislari uchun innovatsion yechimlar va professional, shaxsiylashtirilgan xizmatlarni taqdim etadi. Yillar davomida mustaqil innovatsiyalardan so'ng, u shahar, harbiy, transport, elektr energiyasi, moliya, ta'lim, tibbiyot va boshqa sohalarda keng qo'llaniladigan boy va mukammal fotoelektr mahsulotlari seriyasini shakllantirdi.
Siz bilan hamkorlik qilishni intiqlik bilan kutamiz!
Nashr vaqti: 2023-yil 29-mart