Ծնվում է ամենափոքր տեսանելի լույսի փուլային մոդուլյատորը՝ նվազագույն հզորությամբ

Վերջին տարիներին տարբեր երկրների հետազոտողներն օգտագործել են ինտեգրված ֆոտոնիկա՝ հաջորդաբար իրականացնելու ինֆրակարմիր լույսի ալիքների մանիպուլյացիաները և կիրառել դրանք գերարագ 5G ցանցերում, չիպերի սենսորների և ինքնավար մեքենաների վրա:Ներկայումս, այս հետազոտական ​​ուղղության շարունակական խորացման հետ մեկտեղ, հետազոտողները սկսել են իրականացնել ավելի կարճ տեսանելի լույսի գոտիների խորը հայտնաբերում և զարգացնել ավելի ընդարձակ ծրագրեր, ինչպիսիք են չիպի մակարդակի LIDAR, AR/VR/MR (ընդլայնված/վիրտուալ/ հիբրիդ) Իրականություն) Ակնոցներ, հոլոգրաֆիկ դիսփլեյներ, քվանտային մշակման չիպեր, ուղեղում տեղադրված օպտոգենետիկ զոնդեր և այլն։

Օպտիկական փուլային մոդուլյատորների լայնածավալ ինտեգրումը օպտիկական ենթահամակարգի առանցքն է չիպային օպտիկական երթուղման և ազատ տարածության ալիքի ճակատի ձևավորման համար:Այս երկու հիմնական գործառույթները էական են տարբեր ծրագրերի իրականացման համար:Այնուամենայնիվ, տեսանելի լույսի տիրույթում օպտիկական փուլային մոդուլատորների համար հատկապես դժվար է միաժամանակ բավարարել բարձր հաղորդունակության և բարձր մոդուլյացիայի պահանջները:Այս պահանջը բավարարելու համար նույնիսկ ամենահարմար սիլիցիումի նիտրիդը և լիթիումի նիոբատ նյութերը պետք է մեծացնեն ծավալը և էներգիայի սպառումը:

Այս խնդիրը լուծելու համար Կոլումբիայի համալսարանից Միխալ Լիփսոնը և Նանֆանգ Յուն նախագծել են սիլիցիումի նիտրիդային ջերմաօպտիկական փուլային մոդուլատոր՝ հիմնված ադիաբատիկ միկրո օղակի ռեզոնատորի վրա:Նրանք ապացուցեցին, որ միկրո-օղակային ռեզոնատորը գործում է ուժեղ միացման վիճակում։Սարքը կարող է հասնել փուլային մոդուլյացիայի նվազագույն կորստով:Համեմատած սովորական ալիքատար փուլային մոդուլյատորների հետ՝ սարքն ունի տարածության և էներգիայի սպառման ծավալի կրճատման առնվազն կարգ:Համապատասխան բովանդակությունը հրապարակվել է Nature Photonics-ում:

Սիլիցիումի նիտրիդի վրա հիմնված ինտեգրված ֆոտոնիկայի ոլորտում առաջատար փորձագետ Միխալ Լիփսոնն ասում է. «Մեր առաջարկած լուծման բանալին օպտիկական ռեզոնատոր օգտագործելն է և այսպես կոչված ուժեղ միացման վիճակում աշխատելը»:

Օպտիկական ռեզոնատորը խիստ սիմետրիկ կառուցվածք է, որը կարող է բեկման ինդեքսը փոքր փոփոխության վերածել փուլային փոփոխության՝ լույսի ճառագայթների բազմաթիվ ցիկլերի միջոցով:Ընդհանուր առմամբ, այն կարելի է բաժանել երեք տարբեր աշխատանքային վիճակների՝ «կապակցման տակ» և «միացման տակ»:Կրիտիկական միացում» և «ուժեղ միացում»:Դրանցից «համակցման տակ» կարող է ապահովել միայն սահմանափակ փուլային մոդուլյացիա և կներկայացնի անհարկի ամպլիտուդային փոփոխություններ, իսկ «կրիտիկական միացումը» կառաջացնի զգալի օպտիկական կորուստ՝ դրանով իսկ ազդելով սարքի իրական աշխատանքի վրա:

Ամբողջական 2π փուլային մոդուլյացիայի և ամպլիտուդի նվազագույն փոփոխության հասնելու համար հետազոտական ​​թիմը մանիպուլյացիայի ենթարկեց միկրոօղակը «ուժեղ միացման» վիճակում:Միկրոօղակի և «ավտոբուսի» միջև միացման ուժը առնվազն տասն անգամ ավելի բարձր է, քան միկրոօղակի կորուստը:Մի շարք նախագծերից և օպտիմալացումից հետո վերջնական կառուցվածքը ներկայացված է ստորև բերված նկարում:Սա ռեզոնանսային օղակ է՝ նեղ լայնությամբ:Նեղ ալիքատար հատվածը բարելավում է «ավտոբուսի» և միկրո-կծիկի միջև օպտիկական միացման ուժը:Լայն ալիքատար մաս Միկրոօղակի լույսի կորուստը կրճատվում է կողային պատի օպտիկական ցրումը նվազեցնելու միջոցով:

Հեքինգ Հուանգը, հոդվածի առաջին հեղինակը, նաև ասաց. «Մենք նախագծել ենք մանրանկարչություն, էներգախնայող և չափազանց ցածր կորստի տեսանելի լույսի փուլային մոդուլատոր՝ ընդամենը 5 մկմ շառավղով և π-փուլային մոդուլյացիայի էներգիայի սպառումը միայն։ 0,8 մՎտ.Ներդրված ամպլիտուդի տատանումները 10%-ից պակաս են:Ավելի հազվադեպն այն է, որ այս մոդուլյատորը հավասարապես արդյունավետ է տեսանելի սպեկտրի ամենադժվար կապույտ և կանաչ շերտերի համար»:

Նանֆանգ Յուն նաև նշել է, որ թեև իրենք հեռու են էլեկտրոնային արտադրանքների ինտեգրման մակարդակին հասնելուց, նրանց աշխատանքը կտրուկ կրճատել է ֆոտոնային անջատիչների և էլեկտրոնային անջատիչների միջև եղած բացը:«Եթե նախորդ մոդուլյատորի տեխնոլոգիան թույլ էր տալիս միայն 100 ալիքատար փուլային մոդուլատորների ինտեգրում` հաշվի առնելով չիպի որոշակի տարածքը և էներգիայի բյուջեն, ապա մենք այժմ կարող ենք ինտեգրել 10,000 փուլային փոխարկիչներ նույն չիպի վրա` ավելի բարդ գործառույթի հասնելու համար»:

Մի խոսքով, նախագծման այս մեթոդը կարող է կիրառվել էլեկտրաօպտիկական մոդուլատորների վրա՝ զբաղեցրած տարածքը և լարման սպառումը նվազեցնելու համար:Այն կարող է օգտագործվել նաև այլ սպեկտրային տիրույթներում և ռեզոնատորների այլ ձևավորումներում:Ներկայումս հետազոտական ​​թիմը համագործակցում է LIDAR-ի տեսանելի սպեկտրի ցուցադրման համար, որը կազմված է նման միկրոօղակների վրա հիմնված փուլային փոխարկիչ զանգվածներից:Ապագայում այն ​​կարող է կիրառվել նաև բազմաթիվ ծրագրերում, ինչպիսիք են ուժեղացված օպտիկական ոչ գծայինությունը, նոր լազերները և նոր քվանտային օպտիկա:

Հոդվածի աղբյուր՝ https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA

Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd.-ն, որը գտնվում է Չինաստանի «Սիլիկոնային հովտում»՝ Beijing Zhongguancun-ում, բարձր տեխնոլոգիական ձեռնարկություն է, որը նվիրված է ներքին և արտասահմանյան հետազոտական ​​հաստատություններին, հետազոտական ​​ինստիտուտներին, համալսարաններին և ձեռնարկությունների գիտահետազոտական ​​անձնակազմին սպասարկելուն:Մեր ընկերությունը հիմնականում զբաղվում է օպտոէլեկտրոնային արտադրանքի անկախ հետազոտությամբ և մշակմամբ, նախագծմամբ, արտադրությամբ, վաճառքով և տրամադրում է նորարարական լուծումներ և մասնագիտական, անհատականացված ծառայություններ գիտական ​​հետազոտողների և արդյունաբերական ինժեներների համար:Տարիներ շարունակ անկախ նորարարությունից հետո այն ձևավորել է ֆոտոէլեկտրական արտադրանքների հարուստ և կատարյալ շարք, որոնք լայնորեն օգտագործվում են քաղաքային, ռազմական, տրանսպորտի, էլեկտրաէներգիայի, ֆինանսների, կրթության, բժշկական և այլ ոլորտներում:

Մենք անհամբեր սպասում ենք համագործակցության ձեզ հետ: