Nta l'ultimi anni, circadori di diversi paesi anu utilizatu a fotonica integrata per realizà successivamente a manipulazione di l'onda di luce infrarossa è l'applicà à e rete 5G d'alta velocità, sensori di chip è veiculi autonomi. Attualmente, cù l'approfondimentu cuntinuu di sta direzzione di ricerca, i circadori anu cuminciatu à realizà a rilevazione in prufundità di bande di luce visibili più brevi è sviluppà applicazioni più estese, cum'è LIDAR à livellu di chip, AR / VR / MR (enhanced / virtuale / hybrid) Reality) Occhiali, display olografichi, chips di processazione quantistica, sonde optogenetiche implantate in u cervellu, etc.
L'integrazione à grande scala di i modulatori di fasi ottiche hè u core di u sottosistema otticu per u routing otticu in chip è a forma di fronti d'onda in u spaziu liberu. Queste duie funzioni primarie sò essenziali per a realizazione di diverse applicazioni. Tuttavia, per i modulatori di fasi ottiche in a gamma di luce visibile, hè particularmente sfida à scuntrà i requisiti di alta transmittance è alta modulazione à u stessu tempu. Per risponde à questu requisitu, ancu i materiali più adattati di nitruru di siliciu è niobate di litiu anu bisognu di aumentà u voluminu è u cunsumu di energia.
Per risolve stu prublema, Michal Lipson è Nanfang Yu di l'Università di Columbia cuncepìu un modulatore di fase termo-ottica di nitruru di siliciu basatu annantu à u risonatore micro-ring adiabaticu. Anu dimustratu chì u micro-ring resonator opera in un forte statu di accoppiamentu. U dispusitivu pò ottene a modulazione di fasi cun perdita minima. In cunfrontu cù i modulatori di fasi di guida d'onda ordinarie, u dispusitivu hà almenu un ordine di grandezza riduzzione in u spaziu è u cunsumu di energia. U cuntenutu ligatu hè statu publicatu in Nature Photonics.
Michal Lipson, un espertu di punta in u campu di a fotonica integrata, basatu annantu à u nitruru di siliciu, hà dettu: "A chjave per a nostra suluzione pruposta hè di utilizà un resonatore otticu è di operare in un statu chjamatu forte di accoppiamentu".
U risonatore otticu hè una struttura altamente simmetrica, chì pò cunvertisce un picculu cambiamentu di l'indice di rifrazione in un cambiamentu di fasa attraversu parechji cicli di fasci di luce. In generale, pò esse divisu in trè stati di travagliu differenti: "sottu accoppiamentu" è "sottu accoppiamentu". Accoppiamentu criticu" è "accoppiamentu forte". Frà elli, "sottu accoppiamentu" pò furnisce solu modulazione di fase limitata è introduverà cambiamenti di amplitude innecessarii, è "accoppiamentu criticu" pruvucarà una perdita ottica sustanziale, affettendu cusì a prestazione attuale di u dispusitivu.
Per ottene una modulazione cumpleta di a fase 2π è un cambiamentu di amplitude minimu, a squadra di ricerca hà manipulatu u microring in un statu di "accoppiamentu forte". A forza di accoppiamentu trà u microring è u "bus" hè almenu dece volte più altu ch'è a perdita di u microring. Dopu una seria di disinni è ottimisazioni, a struttura finali hè mostrata in a figura sottu. Questu hè un anellu risonante cù una larghezza tapered. A parte stretta di guida d'onda migliora a forza di accoppiamentu otticu trà u "bus" è a micro-bobina. A parte di guida d'onda larga A perdita di luce di u microring hè ridutta riducendu a scattering otticu di a parete laterale.
Heqing Huang, u primu autore di u documentu, hà dettu ancu: "Avemu cuncepitu un modulatore di fase di luce visibile in miniatura, risparmiu d'energia è estremamente bassu pèrdite cù un raghju di solu 5 μm è un cunsumu di energia di modulazione di fase π di solu. 0,8 mW. A variazione di amplitude introduta hè menu di 10%. Ciò chì hè più raru hè chì stu modulatore hè ugualmente efficace per e bande blu è verdi più difficili in u spettru visibile ".
Nanfang Yu hà dettu ancu chì, ancu s'ellu sò luntanu da ghjunghje à u livellu di integrazione di i prudutti elettronichi, u so travagliu hà ristrettu dramaticamente a distanza trà i switch fotonici è i switch elettronichi. "Se a tecnulugia di modulatore precedente permette solu l'integrazione di 100 modulatori di fasi di guida d'onda datu una certa impronta di chip è un budgetu di putenza, allora pudemu avà integrà 10,000 shifters di fasa nantu à u stessu chip per ottene una Funzione più cumplessa".
In corta, stu metudu di disignu pò esse appiicatu à modulatori elettro-ottici per riduce u spaziu occupatu è u cunsumu di tensione. Pò esse ancu usatu in altri intervalli spettrali è altri disinni di resonator differente. Attualmente, u squadra di ricerca hè in cooperazione per dimustrà u spettru visibile LIDAR cumpostu di matrici di phase shifter basate in tali microrings. In u futuru, pò ancu esse appiicatu à parechje applicazioni cum'è a nonlinearità ottica rinfurzata, i novi laser, è l'ottica quantistica nova.
Fonte di l'articulu: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
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Tempu di Postu: 29-Mar-2023