Modulator ໄລຍະແສງສະຫວ່າງທີ່ເບິ່ງເຫັນຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ສຸດທີ່ມີພະລັງງານຕ່ໍາສຸດແມ່ນເກີດມາ |ຂ່າວ

ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກປະເທດຕ່າງໆໄດ້ນໍາໃຊ້ photonics ປະສົມປະສານເພື່ອຮັບຮູ້ການຫມູນໃຊ້ຂອງຄື້ນແສງ infrared ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງແລະນໍາໃຊ້ພວກມັນກັບເຄືອຂ່າຍ 5G ຄວາມໄວສູງ, ເຊັນເຊີຊິບ, 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.ສອງ ໜ້າ ທີ່ຕົ້ນຕໍເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນມີຄວາມ ຈຳ ເປັນ ສຳ ລັບການປະຕິບັດຕົວຈິງຂອງແອັບພລິເຄຊັນຕ່າງໆ.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, ໂດຍອີງໃສ່ຊິລິໂຄນ nitride, ກ່າວວ່າ: "ກຸນແຈສໍາລັບການແກ້ໄຂທີ່ສະເຫນີຂອງພວກເຮົາແມ່ນການນໍາໃຊ້ resonator optical ແລະດໍາເນີນການໃນອັນທີ່ເອີ້ນວ່າ coupling ທີ່ເຂັ້ມແຂງ."

optical resonator ເປັນໂຄງສ້າງ symmetrical ສູງ, ເຊິ່ງສາມາດປ່ຽນການປ່ຽນແປງດັດຊະນີ refractive ຂະຫນາດນ້ອຍເຂົ້າໄປໃນການປ່ຽນແປງໄລຍະໂດຍຜ່ານຫຼາຍວົງຈອນຂອງ beams ແສງສະຫວ່າງ.ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ມັນສາມາດແບ່ງອອກເປັນສາມລັດການເຮັດວຽກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: "ພາຍໃຕ້ການ coupling" ແລະ "ພາຍໃຕ້ການ coupling."ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່​ທີ່​ສໍາ​ຄັນ​" ແລະ "ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່​ທີ່​ເຂັ້ມ​ແຂງ​."ໃນບັນດາພວກເຂົາ, "ພາຍໃຕ້ການ coupling" ພຽງແຕ່ສາມາດສະຫນອງການ modulation ໄລຍະຈໍາກັດແລະຈະແນະນໍາການປ່ຽນແປງຄວາມກວ້າງຂວາງທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນ, ແລະ "coupling ທີ່ສໍາຄັນ" ຈະເຮັດໃຫ້ການສູນເສຍ optical ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດຕົວຈິງຂອງອຸປະກອນ.

ເພື່ອບັນລຸການໂມດູນໄລຍະ 2π ຢ່າງສົມບູນແລະການປ່ຽນແປງຄວາມກວ້າງໃຫຍ່ຂອງຫນ້ອຍ, ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາໄດ້ດັດແປງ microring ໃນສະຖານະ "ການສົມທົບທີ່ເຂັ້ມແຂງ".ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງ coupling ລະຫວ່າງ microring ແລະ "ລົດເມ" ແມ່ນຢ່າງຫນ້ອຍສິບເທົ່າຂອງການສູນເສຍຂອງ microring ໄດ້.ຫຼັງຈາກຊຸດຂອງການອອກແບບແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບ, ໂຄງສ້າງສຸດທ້າຍແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້.ນີ້ແມ່ນວົງແຫວນທີ່ມີສຽງສະທ້ອນທີ່ມີຄວາມກວ້າງ 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, ວຽກງານຂອງພວກເຂົາໄດ້ຮັດແຄບຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງສະຫຼັບ 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!