सबैभन्दा कम शक्ति भएको सबैभन्दा सानो देखिने लाइट फेज मोड्युलेटर जन्मिएको छ

हालैका वर्षहरूमा, विभिन्न देशका अन्वेषकहरूले इन्फ्रारेड प्रकाश तरंगहरूको हेरफेरलाई क्रमिक रूपमा महसुस गर्न र उच्च-गति 5G नेटवर्कहरू, चिप सेन्सरहरू, र स्वायत्त सवारी साधनहरूमा लागू गर्न एकीकृत फोटोनिक्स प्रयोग गरेका छन्। हाल, यस अनुसन्धान दिशाको निरन्तर गहिराइको साथ, अन्वेषकहरूले छोटो दृश्यात्मक प्रकाश ब्यान्डहरूको गहिराइ पत्ता लगाउन र चिप-स्तर LIDAR, AR/VR/MR (वर्धित/भर्चुअल/) जस्ता थप व्यापक अनुप्रयोगहरू विकास गर्न थालेका छन्। हाइब्रिड) वास्तविकता) चश्मा, होलोग्राफिक डिस्प्ले, क्वान्टम प्रोसेसिंग चिप्स, मस्तिष्कमा प्रत्यारोपित ओप्टोजेनेटिक प्रोबहरू, आदि।

अप्टिकल फेज मोड्युलेटरहरूको ठूलो-स्तरीय एकीकरण अन-चिप अप्टिकल राउटिंग र फ्री-स्पेस वेभफ्रन्ट आकारको लागि अप्टिकल सबसिस्टमको मूल हो। यी दुई प्राथमिक कार्यहरू विभिन्न अनुप्रयोगहरूको प्राप्तिको लागि आवश्यक छन्। जे होस्, दृश्य प्रकाश दायरामा अप्टिकल चरण मोड्युलेटरहरूको लागि, यो एकै समयमा उच्च ट्रान्समिटेन्स र उच्च मोडुलेशनको आवश्यकताहरू पूरा गर्न विशेष गरी चुनौतीपूर्ण छ। यो आवश्यकता पूरा गर्न, सबैभन्दा उपयुक्त सिलिकन नाइट्राइड र लिथियम niobate सामग्री पनि भोल्युम र शक्ति खपत वृद्धि गर्न आवश्यक छ।

यस समस्याको समाधान गर्न कोलम्बिया विश्वविद्यालयका मिचल लिपसन र नानफाङ यूले सिलिकन नाइट्राइड थर्मो-ओप्टिक फेज मोड्युलेटर एडियाब्याटिक माइक्रो-रिंग रेजोनेटरमा आधारित डिजाइन गरे। तिनीहरूले प्रमाणित गरे कि माइक्रो-रिंग रिजोनेटर बलियो युग्मन अवस्थामा काम गर्दछ। उपकरणले न्यूनतम हानिको साथ चरण मोड्युलेसन हासिल गर्न सक्छ। साधारण वेभगाइड फेज मोड्युलेटरहरूसँग तुलना गर्दा, यन्त्रसँग कम्तिमा अन्तरिक्ष र पावर खपतमा परिमाण घटाउने आदेश छ। सम्बन्धित सामग्री प्रकृति फोटोनिक्स मा प्रकाशित गरिएको छ।

सिलिकन नाइट्राइडमा आधारित एकीकृत फोटोनिक्सको क्षेत्रमा प्रमुख विशेषज्ञ माइकल लिपसनले भने: "हाम्रो प्रस्तावित समाधानको कुञ्जी भनेको अप्टिकल रेजोनेटर प्रयोग गर्नु र तथाकथित बलियो युग्मन अवस्थामा सञ्चालन गर्नु हो।"

अप्टिकल रेजोनेटर एक उच्च सममित संरचना हो, जसले सानो अपवर्तक सूचकांक परिवर्तनलाई प्रकाश बीमको धेरै चक्रहरू मार्फत चरण परिवर्तनमा रूपान्तरण गर्न सक्छ। सामान्यतया, यसलाई तीन अलग-अलग कार्य अवस्थाहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: "कपलिंग अन्तर्गत" र "युग्ने अन्तर्गत।" आलोचनात्मक युग्मन" र "बलियो युग्मन।" ती मध्ये, "अण्डर कपलिङ" ले सीमित चरण मोड्युलेसन मात्र प्रदान गर्न सक्छ र अनावश्यक आयाम परिवर्तनहरू प्रस्तुत गर्नेछ, र "महत्वपूर्ण युग्मन" ले पर्याप्त अप्टिकल हानि निम्त्याउनेछ, जसले गर्दा उपकरणको वास्तविक प्रदर्शनलाई असर गर्छ।

पूर्ण 2π चरण मोड्युलेसन र न्यूनतम आयाम परिवर्तन प्राप्त गर्न, अनुसन्धान टोलीले माइक्रोरिङलाई "बलियो युग्मन" अवस्थामा हेरफेर गर्यो। माइक्रोरिङ र "बस" बीचको युग्मन शक्ति माइक्रोरिङको हानि भन्दा कम्तिमा दस गुणा बढी छ। डिजाइन र अनुकूलन को एक श्रृंखला पछि, अन्तिम संरचना तल चित्र मा देखाइएको छ। यो टेपर्ड चौडाइको साथ एक गुंजनदार औंठी हो। साँघुरो वेभगाइड भागले "बस" र माइक्रो-कोइल बीचको अप्टिकल युग्मन बल सुधार गर्दछ। फराकिलो वेभगाइड भाग साइडवालको अप्टिकल स्क्याटरिङ घटाएर माइक्रोरिङको प्रकाश हानि कम हुन्छ।

पेपरका पहिलो लेखक हेकिंग ह्वाङले पनि भने: “हामीले एउटा लघु, ऊर्जा बचत गर्ने, र अत्यन्त कम हानि हुने दृश्य प्रकाश फेज मोड्युलेटर मात्र 5 μm को त्रिज्या र π-फेज मोड्युलेसन पावर खपत मात्र डिजाइन गरेका छौं। ०.८ मेगावाट पेश गरिएको आयाम भिन्नता 10% भन्दा कम छ। के दुर्लभ छ कि यो मोड्युलेटर दृश्य स्पेक्ट्रम मा सबै भन्दा कठिन नीलो र हरियो ब्यान्ड को लागी समान रूपमा प्रभावकारी छ।"

नानफाङ युले यो पनि औंल्याए कि यद्यपि तिनीहरू इलेक्ट्रोनिक उत्पादनहरूको एकीकरणको स्तरमा पुग्न टाढा छन्, तिनीहरूको कामले फोटोनिक स्विचहरू र इलेक्ट्रोनिक स्विचहरू बीचको अन्तरलाई नाटकीय रूपमा संकुचित गरेको छ। "यदि अघिल्लो मोड्युलेटर टेक्नोलोजीले निश्चित चिप फुटप्रिन्ट र पावर बजेट दिएर 100 वेभगाइड चरण मोड्युलेटरहरूको एकीकरणलाई मात्र अनुमति दियो भने, हामी अब थप जटिल प्रकार्य प्राप्त गर्नको लागि समान चिपमा 10,000 चरण शिफ्टरहरू एकीकृत गर्न सक्छौं।"

छोटकरीमा, यो डिजाइन विधि इलेक्ट्रो-ओप्टिक मोड्युलेटरहरूमा ओगटेको ठाउँ र भोल्टेज खपत कम गर्न लागू गर्न सकिन्छ। यो अन्य वर्णक्रमीय दायरा र अन्य विभिन्न रेजोनेटर डिजाइनहरूमा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ। हाल, अनुसन्धान टोलीले त्यस्ता माइक्रोरिङहरूमा आधारित फेज शिफ्टर एरेहरूबाट बनेको दृश्य स्पेक्ट्रम LIDAR प्रदर्शन गर्न सहयोग गरिरहेको छ। भविष्यमा, यो धेरै अनुप्रयोगहरूमा पनि लागू गर्न सकिन्छ जस्तै परिष्कृत अप्टिकल ननलाइनरिटी, नयाँ लेजरहरू, र नयाँ क्वान्टम अप्टिक्स।

लेख स्रोत: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA

बेइजिङ रोफे ओप्टोइलेक्ट्रोनिक्स कं, लिमिटेड चीनको "सिलिकन भ्याली" मा स्थित - बेइजिङ Zhongguancun, स्वदेशी र विदेशी अनुसन्धान संस्थाहरू, अनुसन्धान संस्थानहरू, विश्वविद्यालयहरू र उद्यम वैज्ञानिक अनुसन्धान कर्मचारीहरूको सेवा गर्न समर्पित उच्च-टेक उद्यम हो। हाम्रो कम्पनी मुख्यतया स्वतन्त्र अनुसन्धान र विकास, डिजाइन, निर्माण, optoelectronic उत्पादनहरु को बिक्री मा संलग्न छ, र वैज्ञानिक शोधकर्ताहरु र औद्योगिक इन्जिनियरहरु को लागी नवीन समाधान र व्यावसायिक, व्यक्तिगत सेवाहरु प्रदान गर्दछ। वर्षौंको स्वतन्त्र आविष्कार पछि, यसले फोटोइलेक्ट्रिक उत्पादनहरूको समृद्ध र उत्तम श्रृंखला बनाएको छ, जुन नगरपालिका, सैन्य, यातायात, विद्युतीय शक्ति, वित्त, शिक्षा, चिकित्सा र अन्य उद्योगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

हामी तपाई संग सहयोग को लागी तत्पर छौं!