सबैभन्दा कम शक्ति भएको सबैभन्दा सानो दृश्यमान प्रकाश चरण मोड्युलेटर जन्मिएको छ

हालैका वर्षहरूमा, विभिन्न देशका अनुसन्धानकर्ताहरूले इन्फ्रारेड प्रकाश तरंगहरूको हेरफेरलाई क्रमिक रूपमा महसुस गर्न र तिनीहरूलाई उच्च-गति 5G नेटवर्कहरू, चिप सेन्सरहरू, र स्वायत्त सवारी साधनहरूमा लागू गर्न एकीकृत फोटोनिक्स प्रयोग गरेका छन्। हाल, यो अनुसन्धान दिशाको निरन्तर गहिराइसँगै, अनुसन्धानकर्ताहरूले छोटो दृश्य प्रकाश ब्यान्डहरूको गहन पहिचान गर्न र चिप-स्तर LIDAR, AR/VR/MR (बृद्धि गरिएको/भर्चुअल/हाइब्रिड) वास्तविकता) चश्मा, होलोग्राफिक डिस्प्ले, क्वान्टम प्रशोधन चिपहरू, मस्तिष्कमा प्रत्यारोपित अप्टोजेनेटिक प्रोबहरू, आदि जस्ता थप व्यापक अनुप्रयोगहरू विकास गर्न थालेका छन्।

अप्टिकल फेज मोड्युलेटरहरूको ठूलो मात्रामा एकीकरण अन-चिप अप्टिकल राउटिङ र फ्री-स्पेस वेभफ्रन्ट आकारको लागि अप्टिकल उपप्रणालीको मूल हो। यी दुई प्राथमिक कार्यहरू विभिन्न अनुप्रयोगहरूको प्राप्तिको लागि आवश्यक छन्। यद्यपि, दृश्य प्रकाश दायरामा अप्टिकल फेज मोड्युलेटरहरूको लागि, एकै समयमा उच्च ट्रान्समिटेन्स र उच्च मोड्युलेसनको आवश्यकताहरू पूरा गर्न विशेष गरी चुनौतीपूर्ण छ। यो आवश्यकता पूरा गर्न, सबैभन्दा उपयुक्त सिलिकन नाइट्राइड र लिथियम निओबेट सामग्रीहरूले पनि भोल्युम र पावर खपत बढाउन आवश्यक छ।

यो समस्या समाधान गर्न, कोलम्बिया विश्वविद्यालयका माइकल लिप्सन र नानफाङ युले एडियाबेटिक माइक्रो-रिङ रेजोनेटरमा आधारित सिलिकन नाइट्राइड थर्मो-अप्टिक फेज मोड्युलेटर डिजाइन गरे। उनीहरूले प्रमाणित गरे कि माइक्रो-रिङ रेजोनेटर बलियो युग्मन अवस्थामा काम गर्दछ। उपकरणले न्यूनतम क्षतिको साथ चरण मोड्युलेसन प्राप्त गर्न सक्छ। साधारण वेभगाइड फेज मोड्युलेटरहरूको तुलनामा, उपकरणमा कम्तिमा ठाउँ र बिजुली खपतमा परिमाण घटाउने क्रम छ। सम्बन्धित सामग्री नेचर फोटोनिक्समा प्रकाशित गरिएको छ।

सिलिकन नाइट्राइडमा आधारित एकीकृत फोटोनिक्सको क्षेत्रका एक अग्रणी विज्ञ माइकल लिप्सनले 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 प्रकाश किरणहरूको धेरै चक्रहरू मार्फत सानो अपवर्तक सूचकांक परिवर्तनलाई चरण परिवर्तनमा रूपान्तरण गर्न सक्छ। सामान्यतया, यसलाई तीन फरक काम गर्ने अवस्थाहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: "अन्डर कपलिंग" र "अन्डर कपलिंग।" क्रिटिकल कपलिंग" र "स्ट्रङ कपलिंग।" ती मध्ये, "अन्डर कपलिंग" ले सीमित चरण मोड्युलेसन मात्र प्रदान गर्न सक्छ र अनावश्यक आयाम परिवर्तनहरू परिचय गराउनेछ, र "क्रिटिकल कपलिंग" ले पर्याप्त अप्टिकल क्षति निम्त्याउनेछ, जसले गर्दा उपकरणको वास्तविक कार्यसम्पादनमा असर पर्छ।

पूर्ण २π चरण मोड्युलेसन र न्यूनतम आयाम परिवर्तन प्राप्त गर्न, अनुसन्धान टोलीले माइक्रोरिङलाई "बलियो युग्मन" अवस्थामा हेरफेर गर्‍यो। माइक्रोरिङ र "बस" बीचको युग्मन शक्ति माइक्रोरिङको क्षति भन्दा कम्तिमा दस गुणा बढी छ। डिजाइन र अनुकूलनको श्रृंखला पछि, अन्तिम संरचना तलको चित्रमा देखाइएको छ। यो टेपर्ड चौडाइ भएको अनुनाद रिंग हो। साँघुरो वेभगाइड भागले "बस" र माइक्रो-कोइल बीचको अप्टिकल युग्मन शक्ति सुधार गर्दछ। चौडा वेभगाइड भाग साइडवालको अप्टिकल स्क्याटरिङ घटाएर माइक्रोरिङको प्रकाश क्षति कम हुन्छ।

पेपरका पहिलो लेखक हेकिङ हुआङले पनि भने: “हामीले केवल ५ μm को त्रिज्या र केवल ०.८ मेगावाटको π-फेज मोड्युलेसन पावर खपत भएको लघु, ऊर्जा बचत गर्ने, र अत्यन्तै कम हानि हुने दृश्य प्रकाश चरण मोड्युलेटर डिजाइन गरेका छौं। प्रस्तुत गरिएको आयाम भिन्नता १०% भन्दा कम छ। दुर्लभ कुरा के हो भने यो मोड्युलेटर दृश्य स्पेक्ट्रममा सबैभन्दा कठिन नीलो र हरियो ब्यान्डहरूको लागि समान रूपमा प्रभावकारी छ।”

नानफाङ युले यो पनि औंल्याए कि यद्यपि तिनीहरू इलेक्ट्रोनिक उत्पादनहरूको एकीकरणको स्तरमा पुग्नबाट धेरै टाढा छन्, तिनीहरूको कामले फोटोनिक स्विचहरू र इलेक्ट्रोनिक स्विचहरू बीचको खाडललाई नाटकीय रूपमा कम गरेको छ। "यदि अघिल्लो मोड्युलेटर प्रविधिले निश्चित चिप फुटप्रिन्ट र पावर बजेट दिएर १०० वेभगाइड फेज मोड्युलेटरहरूको एकीकरणलाई मात्र अनुमति दिएको थियो भने, अब हामी थप जटिल प्रकार्य प्राप्त गर्न एउटै चिपमा १०,००० फेज सिफ्टरहरू एकीकृत गर्न सक्छौं।"

छोटकरीमा भन्नुपर्दा, यो डिजाइन विधि इलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेटरहरूमा ओगटेको ठाउँ र भोल्टेज खपत कम गर्न लागू गर्न सकिन्छ। यसलाई अन्य स्पेक्ट्रल दायराहरू र अन्य विभिन्न रेजोनेटर डिजाइनहरूमा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ। हाल, अनुसन्धान टोलीले त्यस्ता माइक्रोरिङहरूमा आधारित फेज सिफ्टर एरेहरू मिलेर बनेको दृश्य स्पेक्ट्रम LIDAR प्रदर्शन गर्न सहकार्य गरिरहेको छ। भविष्यमा, यो धेरै अनुप्रयोगहरूमा पनि लागू गर्न सकिन्छ जस्तै परिष्कृत अप्टिकल गैर-रेखीयता, नयाँ लेजरहरू, र नयाँ क्वान्टम अप्टिक्स।

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

चीनको "सिलिकन भ्याली" - बेइजिङ झोङगुआनकुन मा अवस्थित बेइजिङ रोफिया अप्टोइलेक्ट्रोनिक्स कं, लिमिटेड, स्वदेशी र विदेशी अनुसन्धान संस्थानहरू, अनुसन्धान संस्थानहरू, विश्वविद्यालयहरू र उद्यम वैज्ञानिक अनुसन्धान कर्मचारीहरूलाई सेवा दिन समर्पित एक उच्च-प्रविधि उद्यम हो। हाम्रो कम्पनी मुख्यतया स्वतन्त्र अनुसन्धान र विकास, डिजाइन, निर्माण, अप्टोइलेक्ट्रोनिक उत्पादनहरूको बिक्रीमा संलग्न छ, र वैज्ञानिक अनुसन्धानकर्ताहरू र औद्योगिक इन्जिनियरहरूका लागि नवीन समाधानहरू र व्यावसायिक, व्यक्तिगत सेवाहरू प्रदान गर्दछ। वर्षौंको स्वतन्त्र नवप्रवर्तन पछि, यसले फोटोइलेक्ट्रोनिक उत्पादनहरूको समृद्ध र उत्तम श्रृंखला बनाएको छ, जुन नगरपालिका, सैन्य, यातायात, विद्युत शक्ति, वित्त, शिक्षा, चिकित्सा र अन्य उद्योगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

हामी तपाईंसँग सहकार्यको लागि तत्पर छौं!