Azken urteotan, hainbat herrialdetako ikertzaileek fotonika integratua erabili dute infragorri argi-uhinen manipulazioa lortzeko eta abiadura handiko 5G sareetan, txip-sentsoreetan eta ibilgailu autonomoetan aplikatzeko. Gaur egun, ikerketa-norabide hau etengabe sakonduz, ikertzaileek argi ikusgaiaren banda laburren detekzio sakona egiten hasi dira eta aplikazio zabalagoak garatzen, hala nola txip-mailako LIDAR, AR/VR/MR (Errealitate Hobetua/Birutala/Hibridoa) betaurrekoak, pantaila holografikoak, prozesatzeko txip kuantikoak, garunean txertatutako zunda optogenetikoak, etab.
Fase-modulatzaile optikoen eskala handiko integrazioa da txipean bertan bideratze optikoa egiteko eta espazio libreko uhin-frontearen moldaketarako azpisistema optikoaren muina. Bi funtzio nagusi hauek ezinbestekoak dira hainbat aplikazio gauzatzeko. Hala ere, argi ikusgaiaren tarteko fase-modulatzaile optikoentzat, bereziki zaila da transmitantzia handiko eta modulazio handiko eskakizunak aldi berean betetzea. Eskakizun hori betetzeko, silizio nitruro eta litio niobato materialen egokienek ere bolumena eta energia-kontsumoa handitu behar dituzte.
Arazo hau konpontzeko, Columbia Unibertsitateko Michal Lipson eta Nanfang Yu-k silizio nitrurozko fase-modulatzaile termo-optiko bat diseinatu zuten, mikro-eraztun erresonadore adiabatikoan oinarrituta. Frogatu zuten mikro-eraztun erresonadoreak akoplamendu-egoera sendo batean funtzionatzen duela. Gailuak fase-modulazioa lor dezake galera minimoarekin. Ohiko uhin-gidaren fase-modulatzaileekin alderatuta, gailuak gutxienez magnitude-ordenako murrizketa du espazioan eta energia-kontsumoan. Eduki erlazionatua Nature Photonics aldizkarian argitaratu da.
Michal Lipsonek, silizio nitruroan oinarritutako fotonika integratuaren arloko aditu nagusiak, esan zuen: "Gure proposatutako irtenbidearen gakoa erresonadore optiko bat erabiltzea eta akoplamendu sendo egoeran funtzionatzea da".
Erresonadore optikoa egitura oso simetrikoa da, errefrakzio-indizearen aldaketa txiki bat fase-aldaketa bihur dezakeena argi-izpien ziklo anitzetan zehar. Oro har, hiru lan-egoera ezberdinetan bana daiteke: "akoplamendu txikia" eta "akoplamendu txikia". "Akoplamendu kritikoa" eta "akoplamendu sendoa". Horien artean, "akoplamendu txikiak" fase-modulazio mugatua baino ez du eman eta anplitude-aldaketa beharrezkoak ez direnak sartuko ditu, eta "akoplamendu kritikoak" galera optiko handia eragingo du, eta horrela gailuaren benetako errendimenduan eragingo du.
2π fase modulazio osoa eta anplitude aldaketa minimoa lortzeko, ikerketa taldeak mikroeraztuna "akoplamendu sendo" egoeran manipulatu zuen. Mikroeraztunaren eta "bus"-aren arteko akoplamendu indarra mikroeraztunaren galera baino gutxienez hamar aldiz handiagoa da. Diseinu eta optimizazio sorta baten ondoren, azken egitura beheko irudian ageri da. Zabalera konikoa duen eraztun erresonante bat da. Uhin-gidaren zati estuak "bus"-aren eta mikro-bobinaren arteko akoplamendu optikoaren indarra hobetzen du. Uhin-gidaren zati zabala Mikroeraztunaren argi-galera murrizten da alboko hormaren sakabanaketa optikoa murriztuz.
Heqing Huang-ek, artikuluaren lehen egileak, hau ere esan zuen: “Argi ikusgaiaren fase-modulatzaile miniaturazko bat diseinatu dugu, energia aurreztekoa eta oso galera txikikoa, 5 μm-ko erradioarekin eta 0,8 mW-ko π-faseko modulazio-potentzia-kontsumoarekin. Sartutako anplitude-aldaketa % 10 baino txikiagoa da. Arraroagoa dena da modulatzaile hau espektro ikusgaiko banda urdin eta berde zailenetarako berdin eraginkorra dela”.
Nanfang Yuk ere adierazi zuen produktu elektronikoen integrazio maila lortzetik urrun egon arren, haien lanak nabarmen murriztu duela etengailu fotonikoen eta etengailu elektronikoen arteko aldea. "Aurreko modulatzaile-teknologiak 100 uhin-gida fase-modulatzaile integratzea ahalbidetzen bazuen txiparen aztarna eta potentzia-aurrekontu jakin bat emanda, orain 10.000 fase-desplazatzaile integra ditzakegu txip berean funtzio konplexuagoak lortzeko".
Laburbilduz, diseinu-metodo hau modulatzaile elektro-optikoetan aplika daiteke okupatutako espazioa eta tentsio-kontsumoa murrizteko. Beste espektro-tarte batzuetan eta beste erresonadore-diseinu batzuetan ere erabil daiteke. Gaur egun, ikerketa-taldea mikroeraztun horietan oinarritutako fase-aldatzaileen sareek osatutako espektro ikusgaiko LIDAR frogatzen ari da. Etorkizunean, aplikazio askotan ere aplika daiteke, hala nola linealtasun optiko ez-hobetua, laser berriak eta optika kuantiko berria.
Artikuluaren iturria: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. Txinako "Silicon Valley"-en – Beijing Zhongguancun-en kokatua, goi-mailako teknologiako enpresa bat da, bertako eta atzerriko ikerketa-erakundeei, ikerketa-institutuei, unibertsitateei eta enpresetako ikerketa zientifikoko langileei zerbitzua emateko dedikatua. Gure enpresa batez ere produktu optoelektronikoen ikerketa eta garapen independentean, diseinuan, fabrikazioan eta salmentan dihardu, eta irtenbide berritzaileak eta zerbitzu profesional eta pertsonalizatuak eskaintzen dizkie ikertzaile zientifikoei eta industria-ingeniariei. Urteetako berrikuntza independentearen ondoren, produktu fotoelektrikoen serie aberats eta perfektua osatu du, eta oso erabilia da udal, armada, garraio, energia elektriko, finantza, hezkuntza, medikuntza eta beste industria batzuetan.
Zurekin lankidetzan aritzeko irrikitan gaude!
Argitaratze data: 2023ko martxoaren 29a