ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກປະເທດຕ່າງໆໄດ້ນໍາໃຊ້ photonics ປະສົມປະສານເພື່ອຮັບຮູ້ການຫມູນໃຊ້ຂອງຄື້ນແສງ infrared ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງແລະນໍາໃຊ້ພວກມັນກັບເຄືອຂ່າຍ 5G ຄວາມໄວສູງ, ເຊັນເຊີ chip, ແລະຍານພາຫະນະອັດຕະໂນມັດ. ໃນປັດຈຸບັນ, ດ້ວຍການລົງເລິກຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງທິດທາງການຄົ້ນຄວ້ານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ເລີ່ມດໍາເນີນການກວດຫາຄວາມເລິກຂອງແຖບແສງສະຫວ່າງທີ່ສັ້ນກວ່າທີ່ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນແລະພັດທະນາຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຢ່າງກວ້າງຂວາງເຊັ່ນ LIDAR ລະດັບຊິບ, AR / VR / MR (ປັບປຸງ / virtual /. hybrid) ຄວາມເປັນຈິງ) ແວ່ນຕາ, ການສະແດງ holographic, ຊິບປະມວນຜົນ quantum, optogenetic probes ຝັງຢູ່ໃນສະຫມອງ, ແລະອື່ນໆ.
ການປະສົມປະສານຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງໂມດູເລເຕີໄລຍະ optical ເປັນຫຼັກຂອງລະບົບຍ່ອຍ optical ສໍາລັບເສັ້ນທາງ optical on-chip ແລະຮູບຮ່າງຂອງ wavefront ຊ່ອງຫວ່າງ. ເຫຼົ່ານີ້ທັງສອງຫນ້າທີ່ prima ry ເປັນສິ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບການ realization ຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຕ່າງໆ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສໍາລັບ modulators ໄລຍະ optical ໃນລະດັບແສງສະຫວ່າງທີ່ເຫັນໄດ້, ມັນເປັນສິ່ງທ້າທາຍໂດຍສະເພາະເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງການສົ່ງຕໍ່ສູງແລະ modulation ສູງໃນເວລາດຽວກັນ. ເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການນີ້, ເຖິງແມ່ນວ່າວັດສະດຸ silicon nitride ແລະ lithium niobate ທີ່ເຫມາະສົມທີ່ສຸດກໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງເພີ່ມປະລິມານແລະການບໍລິໂພກພະລັງງານ.
ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້, Michal Lipson ແລະ Nanfang Yu ຈາກມະຫາວິທະຍາໄລ Columbia ໄດ້ອອກແບບໂມດູນໄລຍະ thermo-optic silicon nitride ໂດຍອີງໃສ່ resonator micro-ring adiabatic. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ພິສູດວ່າ resonator ວົງແຫວນຈຸນລະພາກປະຕິບັດການຢູ່ໃນລັດ coupling ທີ່ເຂັ້ມແຂງ. ອຸປະກອນສາມາດບັນລຸໂມດູນໄລຍະທີ່ມີການສູນເສຍຫນ້ອຍທີ່ສຸດ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບຕົວຄວບຄຸມໄລຍະ waveguide ທໍາມະດາ, ອຸປະກອນມີຢ່າງຫນ້ອຍຄໍາສັ່ງຂອງການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກວ້າງຂອງພື້ນທີ່ແລະການບໍລິໂພກພະລັງງານ. ເນື້ອໃນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງໄດ້ຖືກຈັດພີມມາໃນ Nature Photonics.
Michal Lipson, ຜູ້ຊ່ຽວຊານຊັ້ນນໍາໃນພາກສະຫນາມຂອງ photonics ປະສົມປະສານ, ໂດຍອີງໃສ່ silicon nitride, ກ່າວວ່າ: "ກຸນແຈສໍາລັບການແກ້ໄຂທີ່ສະເຫນີຂອງພວກເຮົາແມ່ນການນໍາໃຊ້ resonator optical ແລະດໍາເນີນການໃນອັນທີ່ເອີ້ນວ່າລັດ coupling ທີ່ເຂັ້ມແຂງ."
optical resonator ເປັນໂຄງສ້າງ symmetrical ສູງ, ເຊິ່ງສາມາດປ່ຽນການປ່ຽນແປງດັດຊະນີ refractive ຂະຫນາດນ້ອຍເຂົ້າໄປໃນການປ່ຽນແປງໄລຍະໂດຍຜ່ານຫຼາຍວົງຈອນຂອງ beams ແສງສະຫວ່າງ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ມັນສາມາດແບ່ງອອກເປັນສາມລັດການເຮັດວຽກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: "ພາຍໃຕ້ການ coupling" ແລະ "ພາຍໃຕ້ການ coupling." ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ສໍາຄັນ" ແລະ "ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ເຂັ້ມແຂງ." ໃນບັນດາພວກເຂົາ, "ພາຍໃຕ້ການ coupling" ພຽງແຕ່ສາມາດສະຫນອງການ modulation ໄລຍະຈໍາກັດແລະຈະແນະນໍາການປ່ຽນແປງຄວາມກວ້າງຂວາງທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນ, ແລະ "coupling ທີ່ສໍາຄັນ" ຈະເຮັດໃຫ້ການສູນເສຍ optical ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດຕົວຈິງຂອງອຸປະກອນ.
ເພື່ອບັນລຸການໂມດູນໄລຍະ 2π ຢ່າງສົມບູນແລະການປ່ຽນແປງຄວາມກວ້າງໃຫຍ່ຂອງຫນ້ອຍ, ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາໄດ້ຫມູນໃຊ້ microring ໃນສະຖານະ "ການສົມທົບທີ່ເຂັ້ມແຂງ". ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງ coupling ລະຫວ່າງ microring ແລະ "ລົດເມ" ແມ່ນຢ່າງຫນ້ອຍສິບເທົ່າຂອງການສູນເສຍຂອງ microring ໄດ້. ຫຼັງຈາກຊຸດຂອງການອອກແບບແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບ, ໂຄງສ້າງສຸດທ້າຍແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້. ນີ້ແມ່ນວົງ resonant ທີ່ມີຄວາມກວ້າງ tapered. ພາກສ່ວນຂອງ waveguide ແຄບປັບປຸງຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງ coupling optical ລະຫວ່າງ "ລົດເມ" ແລະ micro-coil. ສ່ວນ waveguide ກວ້າງ ການສູນເສຍແສງສະຫວ່າງຂອງ microring ແມ່ນຫຼຸດລົງໂດຍການຫຼຸດຜ່ອນການກະແຈກກະຈາຍ optical ຂອງ sidewall.
Heqing Huang, ຜູ້ຂຽນເອກະສານຄົນທໍາອິດ, ຍັງກ່າວວ່າ: "ພວກເຮົາໄດ້ອອກແບບໂມດູນໄລຍະແສງສະຫວ່າງຂະຫນາດນ້ອຍ, ປະຫຍັດພະລັງງານ, ແລະການສູນເສຍຕ່ໍາທີ່ສຸດທີ່ມີລັດສະໝີພຽງແຕ່ 5 μmແລະການໃຊ້ພະລັງງານໂມດູນ π-phase ເທົ່ານັ້ນ. 0.8 mW. ການປ່ຽນແປງຄວາມກວ້າງຂອງກາງທີ່ນໍາສະເຫນີແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 10%. ສິ່ງທີ່ຫາຍາກກວ່ານັ້ນແມ່ນວ່າຕົວປັບຕົວນີ້ມີປະສິດທິພາບເທົ່າທຽມກັນສໍາລັບແຖບສີຟ້າແລະສີຂຽວທີ່ມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທີ່ສຸດໃນສະເປກຕາທີ່ສັງເກດເຫັນ.
Nanfang Yu ຍັງຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າເຖິງແມ່ນວ່າພວກເຂົາຢູ່ໄກຈາກລະດັບການເຊື່ອມໂຍງຂອງຜະລິດຕະພັນເອເລັກໂຕຣນິກ, ວຽກງານຂອງພວກເຂົາໄດ້ຫຼຸດຜ່ອນຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງສະຫຼັບ photonic ແລະສະຫຼັບເອເລັກໂຕຣນິກຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. "ຖ້າເທກໂນໂລຍີ modulator ທີ່ຜ່ານມາພຽງແຕ່ອະນຸຍາດໃຫ້ປະສົມປະສານຂອງ 100 waveguide modulators ທີ່ມີພື້ນຖານ chip ແລະງົບປະມານພະລັງງານ, ຫຼັງຈາກນັ້ນພວກເຮົາສາມາດປະສົມປະສານ 10,000 phase shifters ໃນ chip ດຽວກັນເພື່ອບັນລຸຫນ້າທີ່ສະລັບສັບຊ້ອນຫຼາຍ."
ໃນສັ້ນ, ວິທີການອອກແບບນີ້ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ກັບໂມດູນ electro-optic ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນພື້ນທີ່ຄອບຄອງແລະການບໍລິໂພກແຮງດັນ. ມັນຍັງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນຂອບເຂດ spectral ແລະການອອກແບບ resonator ທີ່ແຕກຕ່າງກັນອື່ນໆ. ໃນປັດຈຸບັນ, ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາກໍາລັງຮ່ວມມືເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນ LIDAR spectrum ເບິ່ງເຫັນປະກອບດ້ວຍອາເລ shifter ໄລຍະໂດຍອີງໃສ່ microrings ດັ່ງກ່າວ. ໃນອະນາຄົດ, ມັນຍັງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ກັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຈໍານວນຫຼາຍເຊັ່ນ: ການປັບປຸງ optical nonlinearity, lasers ໃຫມ່, ແລະ quantum optics ໃຫມ່.
ແຫຼ່ງບົດຄວາມ: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
ປັກກິ່ງ Rofea Optoelectronics Co., Ltd. ຕັ້ງຢູ່ໃນ "ຮ່ອມພູ Silicon" ຂອງຈີນ - ປັກກິ່ງ Zhongguancun, ເປັນວິສາຫະກິດເຕັກໂນໂລຢີສູງທີ່ອຸທິດຕົນເພື່ອຮັບໃຊ້ສະຖາບັນຄົ້ນຄ້ວາ, ສະຖາບັນຄົ້ນຄ້ວາ, ມະຫາວິທະຍາໄລແລະພະນັກງານຄົ້ນຄ້ວາວິທະຍາສາດພາຍໃນແລະຕ່າງປະເທດ. ບໍລິສັດຂອງພວກເຮົາສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນມີສ່ວນຮ່ວມໃນການຄົ້ນຄວ້າເອກະລາດແລະການພັດທະນາ, ການອອກແບບ, ການຜະລິດ, ການຂາຍຜະລິດຕະພັນ optoelectronic, ແລະສະຫນອງການແກ້ໄຂໃຫມ່ແລະເປັນມືອາຊີບ, ການບໍລິການສ່ວນບຸກຄົນສໍາລັບນັກຄົ້ນຄວ້າວິທະຍາສາດແລະວິສະວະກອນອຸດສາຫະກໍາ. ຫຼັງຈາກປີຂອງການປະດິດສ້າງເອກະລາດ, ມັນໄດ້ປະກອບເປັນຊຸດທີ່ອຸດົມສົມບູນແລະສົມບູນແບບຂອງຜະລິດຕະພັນ photoelectric, ທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນເທດສະບານ, ການທະຫານ, ການຂົນສົ່ງ, ພະລັງງານໄຟຟ້າ, ການເງິນ, ການສຶກສາ, ການແພດແລະອຸດສາຫະກໍາອື່ນໆ.
ພວກເຮົາຫວັງວ່າຈະໄດ້ຮ່ວມມືກັບທ່ານ!
ເວລາປະກາດ: 29-03-2023