ตัวมอดูเลเตอร์เฟสแสงที่เล็กที่สุดที่มองเห็นได้ด้วยกำลังต่ำที่สุดเกิดขึ้น

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิจัยจากประเทศต่างๆได้ใช้โฟโตนิกแบบบูรณาการเพื่อรับรู้การจัดการกับคลื่นแสงอินฟราเรดอย่างต่อเนื่องและนำไปใช้กับเครือข่าย 5G ความเร็วสูงเซ็นเซอร์ชิปและยานพาหนะอิสระ ในปัจจุบันด้วยทิศทางการวิจัยที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นนักวิจัยได้เริ่มทำการตรวจจับในเชิงลึกของแถบแสงที่มองเห็นได้สั้นลงและพัฒนาแอพพลิเคชั่นที่กว้างขวางมากขึ้นเช่น LIDAR ระดับชิป AR/VR/MR (เพิ่มขึ้น/เสมือนจริง/ไฮบริด)

การรวมขนาดใหญ่ของตัวปรับเปลี่ยนเฟสออปติคัลเป็นแกนกลางของระบบย่อยออปติคัลสำหรับการกำหนดเส้นทางออปติคัลบนชิปและการจัดเรียงคลื่นฟรีพื้นที่ว่าง ฟังก์ชั่นพรีม่าทั้งสองนี้มีความสำคัญต่อการตระหนักถึงแอปพลิเคชันต่าง ๆ อย่างไรก็ตามสำหรับตัวดัดแปลงเฟสออปติคัลในช่วงแสงที่มองเห็นได้มันเป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างยิ่งที่จะตอบสนองความต้องการของการส่งผ่านสูงและการปรับสูงในเวลาเดียวกัน เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดนี้แม้แต่วัสดุซิลิกอนไนไตรด์และลิเธียมไนโอเบตที่เหมาะสมที่สุดก็จำเป็นต้องเพิ่มปริมาณและการใช้พลังงาน

เพื่อแก้ปัญหานี้ Michal Lipson และ Nanfang Yu จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้ออกแบบตัวมอดูเลเตอร์เฟสเทอร์โม-ออปติกซิลิคอนโดยใช้ตัวปรับคลื่นไมโครริงอะเดียแบติก พวกเขาพิสูจน์แล้วว่า Resonator ขนาดเล็กทำงานในสถานะการมีเพศสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง อุปกรณ์สามารถปรับการปรับเฟสได้ด้วยการสูญเสียน้อยที่สุด เมื่อเปรียบเทียบกับตัวปรับเฟสคลื่นธรรมดาอุปกรณ์มีอย่างน้อยลำดับของการลดขนาดของพื้นที่และการใช้พลังงาน เนื้อหาที่เกี่ยวข้องได้รับการเผยแพร่ใน Nature Photonics

Michal Lipson ผู้เชี่ยวชาญชั้นนำในสาขาโฟโตนิกแบบบูรณาการซึ่งตั้งอยู่บนพื้นฐานของซิลิคอนไนไตรด์กล่าวว่า:“ กุญแจสำคัญในการแก้ปัญหาที่เราเสนอคือการใช้ resonator ออปติคัลและทำงานในสถานะการมีเพศสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง”

Resonator ออปติคัลเป็นโครงสร้างที่สมมาตรสูงซึ่งสามารถแปลงดัชนีการหักเหของแสงขนาดเล็กเปลี่ยนเป็นการเปลี่ยนเฟสผ่านหลายรอบของคานแสง โดยทั่วไปมันสามารถแบ่งออกเป็นสามสถานะการทำงานที่แตกต่างกัน:“ ภายใต้การมีเพศสัมพันธ์” และ“ ภายใต้การมีเพศสัมพันธ์” การมีเพศสัมพันธ์ที่สำคัญ” และ“ การมีเพศสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง” ในหมู่พวกเขา“ ภายใต้การมีเพศสัมพันธ์” สามารถให้การปรับเฟสที่ จำกัด และจะแนะนำการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดที่ไม่จำเป็นและ“ การมีเพศสัมพันธ์ที่สำคัญ” จะทำให้เกิดการสูญเสียทางแสงอย่างมากซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพที่แท้จริงของอุปกรณ์

เพื่อให้ได้การมอดูเลตเฟส2πที่สมบูรณ์และการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดน้อยที่สุดทีมวิจัยได้จัดการกับการไมโครสในสถานะ“ การมีเพศสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง” ความแข็งแรงของการมีเพศสัมพันธ์ระหว่าง microring และ "รถบัส" อย่างน้อยสิบเท่าของการสูญเสีย microring หลังจากชุดของการออกแบบและการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างสุดท้ายจะแสดงในรูปด้านล่าง นี่คือแหวนเรโซแนนท์ที่มีความกว้างเรียว ชิ้นส่วนท่อนำคลื่นแคบช่วยเพิ่มความแข็งแรงของการมีเพศสัมพันธ์ทางแสงระหว่าง "บัส" และไมโครโคล ส่วนคลื่นที่กว้างการสูญเสียแสงของ microring จะลดลงโดยการลดการกระเจิงของออปติคัลของแก้ม

HEQING HUANG ผู้เขียนคนแรกของกระดาษยังกล่าวอีกว่า:“ เราได้ออกแบบตัวปรับขนาดแสงขนาดเล็กการประหยัดพลังงานและการสูญเสียเฟสแสงที่มองเห็นได้ต่ำมากด้วยรัศมีเพียง 5 μMและการใช้พลังงานปรับระยะเวลาเพียง 0.8 เมกะวัตต์ การเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดที่แนะนำน้อยกว่า 10% สิ่งที่หายากคือโมดูเลเตอร์นี้มีประสิทธิภาพเท่าเทียมกันสำหรับแถบสีน้ำเงินและสีเขียวที่ยากที่สุดในสเปกตรัมที่มองเห็นได้”

Nanfang Yu ยังชี้ให้เห็นว่าแม้ว่าพวกเขาจะอยู่ไกลจากระดับการรวมผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่งานของพวกเขาก็ลดช่องว่างระหว่างสวิตช์โทนิคและสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์อย่างมาก “ หากเทคโนโลยีโมดูเลเตอร์ก่อนหน้านี้อนุญาตให้มีการรวมตัวของมอเตอร์เฟสของท่อนำคลื่น 100 ตัวเท่านั้นเนื่องจากมีการใช้งานชิปและงบประมาณพลังงานบางอย่างตอนนี้เราสามารถรวมตัวเปลี่ยนเฟส 10,000 เฟสลงบนชิปเดียวกันเพื่อให้ได้ฟังก์ชั่นที่ซับซ้อนมากขึ้น”

ในระยะสั้นวิธีการออกแบบนี้สามารถนำไปใช้กับโมดูเลเตอร์ออปติก electro เพื่อลดพื้นที่ที่ถูกครอบครองและการบริโภคแรงดันไฟฟ้า นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในช่วงสเปกตรัมอื่น ๆ และการออกแบบ resonator อื่น ๆ ที่แตกต่างกัน ในปัจจุบันทีมวิจัยกำลังร่วมมือกันเพื่อแสดงให้เห็นถึง LiDAR สเปกตรัมที่มองเห็นได้ซึ่งประกอบด้วยอาร์เรย์เฟสเปลี่ยนเฟสตามไมโครริงส์ดังกล่าว ในอนาคตมันยังสามารถนำไปใช้กับแอพพลิเคชั่นจำนวนมากเช่นการเพิ่มความไม่เชิงเส้นแสงเลเซอร์ใหม่และเลนส์ควอนตัมใหม่

บทความที่มา: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa

ปักกิ่ง Rofea Optoelectronics Co. , Ltd. ตั้งอยู่ใน“ Silicon Valley” ของจีน-ปักกิ่ง Zhongguancun เป็นองค์กรที่มีเทคโนโลยีสูงที่อุทิศตนเพื่อให้บริการสถาบันวิจัยในประเทศและต่างประเทศสถาบันวิจัยมหาวิทยาลัยและบุคลากรด้านการวิจัยวิทยาศาสตร์ขององค์กร บริษัท ของเราส่วนใหญ่มีส่วนร่วมในการวิจัยและพัฒนาอิสระการออกแบบการผลิตการขายผลิตภัณฑ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์และให้บริการโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมและบริการระดับมืออาชีพส่วนบุคคลสำหรับนักวิจัยวิทยาศาสตร์และวิศวกรอุตสาหกรรม หลังจากหลายปีของนวัตกรรมอิสระมันได้กลายเป็นชุดผลิตภัณฑ์โฟโตอิเล็กทริกที่สมบูรณ์และสมบูรณ์แบบซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในเทศบาลทหารการขนส่งพลังงานไฟฟ้าการเงินการศึกษาการแพทย์และอุตสาหกรรมอื่น ๆ

เรารอคอยที่จะร่วมมือกับคุณ!