Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae ymchwilwyr o wahanol wledydd wedi defnyddio ffotoneg integredig i sylweddoli'n olynol drin tonnau golau isgoch a'u cymhwyso i rwydweithiau 5G cyflym, synwyryddion sglodion, a cherbydau ymreolaethol. Ar hyn o bryd, gyda dyfnhau'r cyfeiriad ymchwil hwn yn barhaus, mae ymchwilwyr wedi dechrau canfod bandiau golau gweladwy byrrach yn fanwl a datblygu cymwysiadau mwy helaeth, megis LIDAR lefel sglodion, AR/VR/MR (gwell/rhithwir/ hybrid) Realiti) Sbectol, arddangosfeydd holograffig, sglodion prosesu cwantwm, stilwyr optogenetig wedi'u mewnblannu yn yr ymennydd, ac ati.
Integreiddio modulatyddion cam optegol ar raddfa fawr yw craidd yr is-system optegol ar gyfer llwybro optegol ar sglodion a siapio blaen tonnau gofod rhydd. Mae'r ddwy swyddogaeth sylfaenol hyn yn hanfodol ar gyfer gwireddu cymwysiadau amrywiol. Fodd bynnag, ar gyfer modulators cyfnod optegol yn yr ystod golau gweladwy, mae'n arbennig o heriol cwrdd â gofynion trawsyriant uchel a modiwleiddio uchel ar yr un pryd. Er mwyn bodloni'r gofyniad hwn, mae angen i hyd yn oed y deunyddiau silicon nitrid a lithiwm niobate mwyaf addas gynyddu'r cyfaint a'r defnydd o bŵer.
Er mwyn datrys y broblem hon, dyluniodd Michal Lipson a Nanfang Yu o Brifysgol Columbia modulator cyfnod thermo-optig nitrid silicon yn seiliedig ar y cyseinydd micro-gylch adiabatig. Fe wnaethant brofi bod y cyseinydd micro-gylch yn gweithredu mewn cyflwr cyplu cryf. Gall y ddyfais gyflawni modiwleiddio cyfnod heb fawr o golled. O'i gymharu â modiwleiddwyr cyfnod waveguide cyffredin, mae gan y ddyfais o leiaf ostyngiad mewn maint yn y defnydd o le a phŵer. Mae'r cynnwys cysylltiedig wedi'i gyhoeddi yn Nature Photonics.
Dywedodd Michal Lipson, arbenigwr blaenllaw ym maes ffotoneg integredig, yn seiliedig ar nitrid silicon: “Yr allwedd i’n datrysiad arfaethedig yw defnyddio cyseinydd optegol a gweithredu mewn cyflwr cyplu cryf fel y’i gelwir.”
Mae'r cyseinydd optegol yn strwythur cymesur iawn, a all drosi newid mynegai plygiannol bach yn newid cyfnod trwy gylchoedd lluosog o drawstiau golau. Yn gyffredinol, gellir ei rannu'n dri chyflwr gwaith gwahanol: "dan gyplu" a "dan gyplu." Cyplu critigol” a “cyplu cryf.” Yn eu plith, dim ond modiwleiddio cyfnod cyfyngedig y gall “dan gyplu” ei ddarparu a bydd yn cyflwyno newidiadau osgled diangen, a bydd “cyplu critigol” yn achosi colled optegol sylweddol, gan effeithio ar berfformiad gwirioneddol y ddyfais.
Er mwyn cyflawni modiwleiddio cam 2π cyflawn ac ychydig iawn o newid osgled, gwnaeth y tîm ymchwil drin y microring mewn cyflwr “cyplu cryf”. Mae'r cryfder cyplu rhwng y microring a'r “bws” o leiaf ddeg gwaith yn uwch na cholli'r microring. Ar ôl cyfres o ddyluniadau ac optimeiddio, dangosir y strwythur terfynol yn y ffigur isod. Mae hon yn gylch soniarus gyda lled taprog. Mae'r rhan canllaw tonnau cul yn gwella'r cryfder cyplu optegol rhwng y “bws” a'r micro-coil. Y rhan waveguide eang Mae colled golau y microring yn cael ei leihau trwy leihau gwasgariad optegol y wal ochr.
Dywedodd Heqing Huang, awdur cyntaf y papur hefyd: “Rydym wedi dylunio modulator cyfnod golau gweladwy bychan, arbed ynni, a cholled isel iawn gyda radiws o ddim ond 5 μm a defnydd pŵer modiwleiddio cyfnod π o ddim ond. 0.8 mW. Mae'r amrywiad osgled a gyflwynwyd yn llai na 10%. Yr hyn sy’n brinnach yw bod y modulator hwn yr un mor effeithiol ar gyfer y bandiau glas a gwyrdd anoddaf yn y sbectrwm gweladwy.”
Tynnodd Nanfang Yu sylw hefyd, er eu bod ymhell o gyrraedd lefel integreiddio cynhyrchion electronig, mae eu gwaith wedi lleihau'r bwlch rhwng switshis ffotonig a switshis electronig yn ddramatig. “Pe bai’r dechnoleg fodiwleiddiwr flaenorol ond yn caniatáu integreiddio 100 o fodylwyr cyfnod canllaw tonnau o ystyried ôl troed sglodion penodol a chyllideb pŵer, yna gallwn nawr integreiddio 10,000 o symudwyr cam ar yr un sglodyn i gyflawni Swyddogaeth fwy cymhleth.”
Yn fyr, gellir cymhwyso'r dull dylunio hwn i fodylyddion electro-optig i leihau'r gofod a feddiannir a'r defnydd o foltedd. Gellir ei ddefnyddio hefyd mewn ystodau sbectrol eraill a dyluniadau cyseinyddion gwahanol eraill. Ar hyn o bryd, mae'r tîm ymchwil yn cydweithredu i ddangos y sbectrwm gweladwy LIDAR sy'n cynnwys araeau symud cam yn seiliedig ar feicrogylchau o'r fath. Yn y dyfodol, gellir ei gymhwyso hefyd i lawer o gymwysiadau megis aflinoledd optegol gwell, laserau newydd, ac opteg cwantwm newydd.
Ffynhonnell yr erthygl: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Mae Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. sydd wedi'i lleoli yn “Silicon Valley” Tsieina - Beijing Zhongguancun, yn fenter uwch-dechnoleg sy'n ymroddedig i wasanaethu sefydliadau ymchwil domestig a thramor, sefydliadau ymchwil, prifysgolion a phersonél ymchwil wyddonol menter. Mae ein cwmni'n ymwneud yn bennaf ag ymchwil a datblygu annibynnol, dylunio, gweithgynhyrchu, gwerthu cynhyrchion optoelectroneg, ac mae'n darparu atebion arloesol a gwasanaethau proffesiynol, personol ar gyfer ymchwilwyr gwyddonol a pheirianwyr diwydiannol. Ar ôl blynyddoedd o arloesi annibynnol, mae wedi ffurfio cyfres gyfoethog a pherffaith o gynhyrchion ffotodrydanol, a ddefnyddir yn helaeth mewn diwydiannau trefol, milwrol, cludiant, pŵer trydan, cyllid, addysg, meddygol a diwydiannau eraill.
Rydym yn edrych ymlaen at gydweithio â chi!
Amser post: Maw-29-2023