يولد أصغر مُعدِّل طور خفيف مرئي مع أدنى طاقة

في السنوات الأخيرة ، استخدم الباحثون من مختلف البلدان الضوئية المتكاملة لإدراك على التوالي التلاعب بموجات الضوء بالأشعة تحت الحمراء وتطبيقها على شبكات 5G عالية السرعة وأجهزة استشعار الرقائق والمركبات المستقلة. في الوقت الحاضر ، مع التعميق المستمر لهذا الاتجاه البحثي ، بدأ الباحثون في إجراء الكشف المتعمق عن الأشرطة الإضاءة المرئية الأقصر وتطوير تطبيقات أكثر شمولاً ، مثل Lidar على مستوى الرقائق ، و AR/VR/MR (محسّن/افتراضي/هجين) ، واقعية ، عروض ثلاثية الأبعاد ، معالجة الكمية.

يعد التكامل الواسع النطاق لمعدلات الطور البصري هو جوهر النظام الفرعي البصري للتوجيه البصري على الرقاقة وتشكيل واجهة الموجة المجانية. هاتان وظيفتان ظاهريتين ضروريتين لتحقيق التطبيقات المختلفة. ومع ذلك ، بالنسبة لمحوقي الطور البصري في نطاق الضوء المرئي ، من الصعب بشكل خاص تلبية متطلبات النقل العالي والتعديل العالي في نفس الوقت. لتلبية هذا المتطلبات ، حتى أن الأنسب لمواد نيتريد السيليكون ونيثيوم نيوبيت تحتاج إلى زيادة استهلاك الطاقة والطاقة.

لحل هذه المشكلة ، صممت ميشال ليبسون و Nanfang Yu من جامعة كولومبيا مُحسِّنًا للمرحلة البصرية للسيليكون النيتريد استنادًا إلى مرنان الحلقة الدقيقة Adiabatic. لقد أثبتوا أن مرنان الحلقة الصغيرة يعمل في حالة اقتران قوية. يمكن للجهاز تحقيق تعديل الطور مع الحد الأدنى من الخسارة. بالمقارنة مع معدلات مرحلة الدليل الموجي العادي ، فإن الجهاز لديه على الأقل ترتيبًا من الحد من الحجم في استهلاك المساحة والطاقة. تم نشر المحتوى ذي الصلة في Nature Photonics.

وقال ميشال ليبسون ، الخبير الرائد في مجال الضوئيات المتكاملة ، استنادًا إلى نيتريد السيليكون: "إن مفتاح حلنا المقترح هو استخدام مرنان بصري والعمل في حالة اقتران قوية."

الرنان البصري هو بنية متناظرة للغاية ، والتي يمكن أن تحول تغيير مؤشر الانكسار الصغير إلى تغيير الطور من خلال دورات متعددة من أشعة الضوء. بشكل عام ، يمكن تقسيمها إلى ثلاث حالات عمل مختلفة: "تحت الاقتران" و "تحت الاقتران". الاقتران الحرج "و" اقتران قوي ". من بينها ، "تحت الاقتران" لا يمكن إلا أن يوفر تعديلًا محدودًا للمرحلة وسيؤدي إلى حدوث تغييرات غير ضرورية في السعة ، وسوف يسبب "الاقتران الحرجة" خسارة بصرية كبيرة ، مما يؤثر على الأداء الفعلي للجهاز.

لتحقيق تعديل طور كامل 2π والحد الأدنى من السعة ، قام فريق البحث بالتعامل مع microring في حالة "اقتران قوي". قوة الاقتران بين Microring و "الحافلة" أعلى عشرة أضعاف على الأقل من فقدان michoring. بعد سلسلة من التصميمات والتحسين ، يظهر الهيكل النهائي في الشكل أدناه. هذا هو خاتم الرنين مع عرض مدبب. يعمل جزء الدليل الموجي الضيق على تحسين قوة الاقتران البصري بين "الحافلة" والملفرة الصغيرة. جزء الموجة الواسعة يتم تقليل فقدان الضوء من michoring عن طريق تقليل الانتثار البصري للجدار الجانبي.

وقال Heqing Huang ، المؤلف الأول للورقة ، أيضًا: "لقد صممنا مُحسِّنًا مرئيًا مرئيًا للضوء المرئي ، وتوفير الطاقة ، ومرحلة منخفضة للغاية مع دائرة نصف قطرها 5 ميكرون فقط واستهلاك طاقة التعديل البالغ 0.8 ميجاوات فقط. تباين السعة المقدمة أقل من 10 ٪. ما هو نادر هو أن هذا المغير فعال بنفس القدر بالنسبة للأشرطة الزرقاء والخضراء الأكثر صعوبة في الطيف المرئي. "

أشار Nanfang Yu أيضًا إلى أنه على الرغم من أنها بعيدة عن الوصول إلى مستوى تكامل المنتجات الإلكترونية ، إلا أن عملها قد ضاق بشكل كبير الفجوة بين المفاتيح الضوئية والمفاتيح الإلكترونية. "إذا سمحت تقنية المغير السابقة فقط بدمج مديري مرحلة الدليل الموجي 100 إعطاء بصمة رقاقة معينة وميزانية طاقة ، فيمكننا الآن دمج 10،000 من المحاربين على الشريحة نفسها لتحقيق وظيفة أكثر تعقيدًا."

باختصار ، يمكن تطبيق طريقة التصميم هذه على المعدلات الكهربائية البصرية لتقليل المساحة المحتلة والاستهلاك الجهد. يمكن أيضًا استخدامه في النطاقات الطيفية الأخرى وغيرها من تصميمات الرنين المختلفة. في الوقت الحاضر ، يتعاون فريق البحث لإظهار الطيف المرئي الذي يتكون من صفائف شيفتر الطور بناءً على هذه الميكرات. في المستقبل ، يمكن أيضًا تطبيقه على العديد من التطبيقات مثل غير الخطية البصرية المحسّنة والليزر الجديد والبصريات الكمومية الجديدة.

المقالة المصدر: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa

Beijing Rofea Optolectronics Co. ، Ltd. الواقعة في "وادي السيليكون" في الصين-بكين تشونغغوانكون ، هي مؤسسة عالية التقنية مخصصة لخدمة المؤسسات البحثية المحلية والأجنبية ، ومعاهد البحوث ، والجامعات وموظفي الأبحاث العلمية للمؤسسات. تشارك شركتنا بشكل أساسي في البحث والتطوير المستقل والتصميم والتصنيع ومبيعات المنتجات الإلكترونية البصرية ، وتوفر حلولًا مبتكرة وخدمات شخصية مخصصة للباحثين العلميين والمهندسين الصناعيين. بعد سنوات من الابتكار المستقل ، شكلت سلسلة غنية ومثالية من المنتجات الكهروضوئية ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الصناعات البلدية والعسكرية والنقل والكهرباء والتمويل والتعليم والطبية وغيرها من الصناعات.

نتطلع إلى التعاون معك!