Në vitet e fundit, studiues nga vende të ndryshme kanë përdorur fotonikën e integruar për të realizuar me sukses manipulimin e valëve të dritës infra të kuqe dhe për t'i aplikuar ato në rrjetet 5G me shpejtësi të lartë, sensorët me çipa dhe automjetet autonome. Aktualisht, me thellimin e vazhdueshëm të këtij drejtimi kërkimor, studiuesit kanë filluar të kryejnë zbulim të thelluar të brezave më të shkurtër të dritës së dukshme dhe të zhvillojnë aplikime më të gjera, të tilla si LIDAR në nivel çipi, syzet AR/VR/MR (Realitet i përmirësuar/virtual/hibrid), ekranet holografike, çipat e përpunimit kuantik, sondat optogjenetike të implantuara në tru, etj.
Integrimi në shkallë të gjerë i modulatorëve të fazës optike është thelbi i nënsistemit optik për drejtimin optik në çip dhe formësimin e frontit të valës në hapësirë të lirë. Këto dy funksione kryesore janë thelbësore për realizimin e aplikacioneve të ndryshme. Megjithatë, për modulatorët e fazës optike në diapazonin e dritës së dukshme, është veçanërisht sfiduese të përmbushen kërkesat e transmetimit të lartë dhe modulimit të lartë në të njëjtën kohë. Për të përmbushur këtë kërkesë, edhe materialet më të përshtatshme të nitridit të silikonit dhe niobatit të litiumit duhet të rrisin vëllimin dhe konsumin e energjisë.
Për të zgjidhur këtë problem, Michal Lipson dhe Nanfang Yu të Universitetit të Kolumbias projektuan një modulator faze termo-optik me nitrit silikoni bazuar në rezonatorin adiabatik mikro-unazor. Ata vërtetuan se rezonatori mikro-unazor funksionon në një gjendje të fortë çiftëzimi. Pajisja mund të arrijë modulim fazor me humbje minimale. Krahasuar me modulatorët e zakonshëm të fazës me valëpërçues, pajisja ka të paktën një reduktim të rendit të madhësisë në hapësirë dhe konsumin e energjisë. Përmbajtja përkatëse është botuar në Nature Photonics.
Michal Lipson, një ekspert kryesor në fushën e fotonikës së integruar, bazuar në nitritin e silikonit, tha: "Çelësi i zgjidhjes sonë të propozuar është përdorimi i një rezonatori optik dhe operimi në të ashtuquajturën gjendje të fortë çiftëzimi".
Rezonatori optik është një strukturë shumë simetrike, e cila mund të konvertojë një ndryshim të vogël të indeksit të thyerjes në një ndryshim faze përmes cikleve të shumëfishta të rrezeve të dritës. Në përgjithësi, ai mund të ndahet në tre gjendje të ndryshme pune: "nën çiftëzim" dhe "nën çiftëzim". "Bashkim kritik" dhe "bashkim i fortë". Midis tyre, "nën çiftëzim" mund të ofrojë vetëm modulim të kufizuar të fazës dhe do të sjellë ndryshime të panevojshme të amplitudës, dhe "bashkim kritik" do të shkaktojë humbje të konsiderueshme optike, duke ndikuar kështu në performancën aktuale të pajisjes.
Për të arritur modulim të plotë fazor 2π dhe ndryshim minimal të amplitudës, ekipi i kërkimit manipuloi mikrounazën në një gjendje "bashkimi të fortë". Forca e çiftëzimit midis mikrounazës dhe "bus"-it është të paktën dhjetë herë më e lartë se humbja e mikrounazës. Pas një serie projektimesh dhe optimizimi, struktura përfundimtare tregohet në figurën më poshtë. Kjo është një unazë rezonante me një gjerësi të ngushtuar. Pjesa e ngushtë e valëpërçuesit përmirëson forcën e çiftëzimit optik midis "bus"-it dhe mikro-spirales. Pjesa e gjerë e valëpërçuesit. Humbja e dritës së mikrounazës zvogëlohet duke zvogëluar shpërndarjen optike të murit anësor.
Heqing Huang, autori i parë i punimit, tha gjithashtu: "Ne kemi projektuar një modulator të fazës së dritës së dukshme në miniaturë, që kursen energji dhe ka humbje jashtëzakonisht të ulët, me një rreze prej vetëm 5 μm dhe një konsum të energjisë së modulimit të fazës π prej vetëm 0.8 mW. Ndryshimi i amplitudës së futur është më pak se 10%. Ajo që është më e rrallë është se ky modulator është po aq efektiv për bandat më të vështira blu dhe jeshile në spektrin e dukshëm."
Nanfang Yu theksoi gjithashtu se, megjithëse janë larg arritjes së nivelit të integrimit të produkteve elektronike, puna e tyre e ka ngushtuar ndjeshëm hendekun midis çelësave fotonikë dhe çelësave elektronikë. "Nëse teknologjia e mëparshme e modulatorëve lejonte vetëm integrimin e 100 modulatorëve të fazës së valëpërçuesit duke pasur parasysh një gjurmë të caktuar çipi dhe buxhet të caktuar fuqie, atëherë tani mund të integrojmë 10,000 ndërrues faze në të njëjtin çip për të arritur Funksione më komplekse."
Shkurt, kjo metodë projektimi mund të aplikohet në modulatorët elektro-optikë për të zvogëluar hapësirën e zënë dhe konsumin e tensionit. Mund të përdoret gjithashtu në diapazone të tjera spektrale dhe dizajne të tjera të ndryshme rezonatorësh. Aktualisht, ekipi i kërkimit po bashkëpunon për të demonstruar LIDAR-in e spektrit të dukshëm të përbërë nga vargje zhvendosësish faze bazuar në mikrounaza të tilla. Në të ardhmen, mund të aplikohet edhe në shumë aplikime të tilla si jolineariteti optik i përmirësuar, lazerët e rinj dhe optika e re kuantike.
Burimi i artikullit: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., e vendosur në "Silicon Valley" të Kinës - Pekin Zhongguancun, është një ndërmarrje e teknologjisë së lartë e dedikuar për t'i shërbyer institucioneve kërkimore vendase dhe të huaja, instituteve kërkimore, universiteteve dhe personelit të kërkimit shkencor të ndërmarrjeve. Kompania jonë është e angazhuar kryesisht në kërkimin dhe zhvillimin e pavarur, projektimin, prodhimin, shitjen e produkteve optoelektronike dhe ofron zgjidhje inovative dhe shërbime profesionale e të personalizuara për studiuesit shkencorë dhe inxhinierët industrialë. Pas viteve të inovacionit të pavarur, ajo ka formuar një seri të pasur dhe të përsosur produktesh fotoelektrike, të cilat përdoren gjerësisht në industri komunale, ushtarake, transporti, energji elektrike, financë, arsim, mjekësi dhe industri të tjera.
Ne mezi presim bashkëpunimin me ju!
Koha e postimit: 29 Mars 2023