Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae ymchwilwyr o wahanol wledydd wedi defnyddio ffotonig integredig i wireddu trin tonnau golau is-goch yn olynol a'u cymhwyso i rwydweithiau 5G cyflym, synwyryddion sglodion, a cherbydau ymreolaethol. Ar hyn o bryd, gyda dyfnhau parhaus y cyfeiriad ymchwil hwn, mae ymchwilwyr wedi dechrau cynnal canfod manwl o fandiau golau gweladwy byrrach a datblygu cymwysiadau mwy helaeth, megis LIDAR lefel sglodion, sbectol AR/VR/MR (realiti gwell/rhithwir/hybrid), arddangosfeydd holograffig, sglodion prosesu cwantwm, chwiliedyddion optogenetig wedi'u mewnblannu yn yr ymennydd, ac ati.
Mae integreiddio modiwleidyddion cyfnod optegol ar raddfa fawr yn graidd i'r is-system optegol ar gyfer llwybro optegol ar sglodion a siapio blaen tonnau gofod rhydd. Mae'r ddwy brif swyddogaeth hyn yn hanfodol ar gyfer gwireddu amrywiol gymwysiadau. Fodd bynnag, ar gyfer modiwleidyddion cyfnod optegol yn yr ystod golau gweladwy, mae'n arbennig o heriol bodloni gofynion trosglwyddiad uchel a modiwleiddio uchel ar yr un pryd. I fodloni'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.
I ddatrys y broblem hon, dyluniodd Michal Lipson a Nanfang Yu o Brifysgol Columbia fodiwleiddiwr cyfnod thermo-optig silicon nitrid yn seiliedig ar y cyseinydd micro-gylch adiabatig. Profon nhw fod y cyseinydd micro-gylch yn gweithredu mewn cyflwr cyplu cryf. Gall y ddyfais gyflawni modiwleiddio cyfnod gyda cholled leiaf. O'i gymharu â modiwleiddiwyr cyfnod tywysydd tonnau cyffredin, mae gan y ddyfais o leiaf ostyngiad maint-orchymyn o ran defnydd o le a phŵer. Mae'r cynnwys cysylltiedig wedi'i gyhoeddi yn Nature Photonics.
Dywedodd Michal Lipson, arbenigwr blaenllaw ym maes ffotonig integredig, yn seiliedig ar silicon nitrid: “Yr allwedd i’n datrysiad arfaethedig yw defnyddio atseinydd optegol a gweithredu yn yr hyn a elwir yn gyflwr cyplu cryf.”
Mae'r atseinydd 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 dair cyflwr gweithio gwahanol: "tan-gyplu" a "tan-gyplu." Cyplu critigol "a "chyplu cryf." Yn eu plith, dim ond modiwleiddio cyfnod cyfyngedig y gall "tan-gyplu" ei ddarparu a bydd yn cyflwyno newidiadau osgled diangen, a bydd "cyplu critigol" yn achosi colled optegol sylweddol, a thrwy hynny'n effeithio ar berfformiad gwirioneddol y ddyfais.
Er mwyn cyflawni modiwleiddio cyfnod 2π cyflawn a newid osgled lleiaf, triniodd y tîm ymchwil y microfodrwy mewn cyflwr "cyplu cryf". Mae cryfder y cyplu rhwng y microfodrwy a'r "bws" o leiaf ddeng gwaith yn uwch na cholled y microfodrwy. Ar ôl cyfres o ddyluniadau ac optimeiddio, dangosir y strwythur terfynol yn y ffigur isod. Mae hwn yn fodrwy atseiniol gyda lled taprog. Mae'r rhan ton-dywysydd cul yn gwella cryfder y cyplu optegol rhwng y "bws" a'r micro-coil. Y rhan ton-dywysydd lydan Mae colli golau'r microfodrwy yn cael ei leihau trwy leihau gwasgariad optegol y wal ochr.
Dywedodd Heqing Huang, awdur cyntaf y papur, hefyd: “Rydym wedi dylunio modiwleiddiwr cyfnod golau gweladwy bach, sy’n arbed ynni, ac sy’n colli llawer iawn o ynni, gyda radiws o ddim ond 5 μm a defnydd pŵer modiwleiddio cyfnod-π o ddim ond 0.8 mW. Mae’r amrywiad osgled a gyflwynir yn llai na 10%. Yr hyn sy’n brinnach yw bod y modiwleiddiwr hwn yr un mor effeithiol ar gyfer y bandiau glas a gwyrdd anoddaf yn y sbectrwm gweladwy.”
Nododd Nanfang Yu hefyd, er eu bod ymhell o gyrraedd lefel integreiddio cynhyrchion electronig, fod eu gwaith wedi culhau'r bwlch rhwng switshis ffotonig a switshis electronig yn sylweddol. “Os mai dim ond integreiddio 100 o fodiwlyddion cyfnod tonfedd oedd yn cael eu caniatáu gan y dechnoleg modiwleiddio flaenorol o ystyried ôl troed sglodion a chyllideb pŵer benodol, yna gallwn nawr integreiddio 10,000 o newidwyr cyfnod ar yr un sglodion i gyflawni Swyddogaeth fwy cymhleth.”
Yn gryno, gellir cymhwyso'r dull dylunio hwn i fodiwlyddion electro-optig i leihau'r gofod a ddefnyddir a'r defnydd o foltedd. Gellir ei ddefnyddio hefyd mewn ystodau sbectrol eraill a dyluniadau atseinyddion gwahanol eraill. Ar hyn o bryd, mae'r tîm ymchwil yn cydweithio i ddangos y LIDAR sbectrwm gweladwy sy'n cynnwys araeau newidydd cyfnod yn seiliedig ar ficrogylchoedd o'r fath. Yn y dyfodol, gellir ei gymhwyso hefyd i lawer o gymwysiadau megis anlinelloldeb 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 leoli 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 yn darparu atebion arloesol a gwasanaethau proffesiynol, personol i 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, trafnidiaeth, pŵer trydan, cyllid, addysg, meddygol a diwydiannau eraill.
Rydym yn edrych ymlaen at gydweithio â chi!
Amser postio: Mawrth-29-2023