Дар солҳои охир, муҳаққиқон аз кишварҳои гуногун аз фотоникаи ҳамгирошуда барои амалӣ кардани пайдарпайи манипуляцияи мавҷҳои нури инфрасурх ва татбиқи онҳо ба шабакаҳои 5G-и баландсуръат, сенсорҳои чип ва мошинҳои худгард истифода кардаанд. Дар айни замон, бо амиқтар шудани пайвастаи ин самти тадқиқот, муҳаққиқон ба ошкоркунии амиқи бандҳои кӯтоҳтари нури намоён ва таҳияи барномаҳои васеътар, ба монанди LIDAR-и сатҳи чип, айнаки AR/VR/MR (такмилёфта/виртуалӣ/гибридӣ) воқеият, дисплейҳои голографӣ, чипҳои коркарди квантӣ, зондҳои оптогенетикӣ, ки дар мағзи сар ҷойгир карда шудаанд ва ғайра, шурӯъ кардаанд.
Ҳамгироии васеъмиқёси модуляторҳои фазаи оптикӣ асоси зерсистемаи оптикӣ барои масирёбии оптикии дар чип ва шаклдиҳии фронти мавҷи фазои озод мебошад. Ин ду вазифаи асосӣ барои татбиқи барномаҳои гуногун муҳиманд. Аммо, барои модуляторҳои фазаи оптикӣ дар диапазони нури намоён, қонеъ кардани талаботи гузариши баланд ва модулятсияи баланд дар як вақт махсусан душвор аст. Барои қонеъ кардани ин талабот, ҳатто маводҳои мувофиқтарини нитриди кремний ва ниобати литий бояд ҳаҷм ва истеъмоли қувваи барқро зиёд кунанд.
Барои ҳалли ин мушкилот, Михал Липсон ва Нанфанг Ю аз Донишгоҳи Колумбия модулятори фазаи термооптикии нитриди кремнийро дар асоси резонатори микроҳалқаи адиабатӣ тарроҳӣ карданд. Онҳо исбот карданд, ки резонатори микроҳалқа дар ҳолати пайвастшавии қавӣ кор мекунад. Дастгоҳ метавонад модулятсияи фазаро бо талафоти ҳадди ақал ба даст орад. Дар муқоиса бо модуляторҳои фазаи мавҷгири оддӣ, дастгоҳ ҳадди аққал як тартиби коҳиши фазо ва истеъмоли энергияро дорад. Мундариҷаи марбут ба он дар Nature Photonics нашр шудааст.
Михал Липсон, коршиноси пешбари соҳаи фотоникаи интегралӣ, ки ба нитриди кремний асос ёфтааст, гуфт: "Калиди ҳалли пешниҳодшудаи мо истифодаи резонатори оптикӣ ва кор дар ҳолати ба истилоҳ пайвастшавии қавӣ аст."
Резонатори оптикӣ сохтори хеле симметрӣ аст, ки метавонад тағирёбии хурди нишондиҳандаи шикастро тавассути давраҳои сершумори шуоъҳои рӯшноӣ ба тағирёбии фаза табдил диҳад. Умуман, онро ба се ҳолати гуногуни корӣ тақсим кардан мумкин аст: "пайвастшавӣ зери" ва "пайвастшавӣ зери". Пайвастшавии интиқодӣ" ва "пайвастшавии қавӣ". Дар байни онҳо, "пайвастшавӣ зери" танҳо метавонад модулятсияи маҳдуди фазаро таъмин кунад ва тағиротҳои нолозими амплитударо ба вуҷуд орад ва "пайвастшавии интиқодӣ" боиси талафоти назарраси оптикӣ мегардад ва бо ин васила ба кори воқеии дастгоҳ таъсир мерасонад.
Барои ноил шудан ба модулятсияи пурраи фазаи 2π ва тағирёбии ҳадди ақали амплитуда, гурӯҳи тадқиқотӣ ҳалқаи микроро дар ҳолати "пайвастшавии қавӣ" идора кард. Қувваи пайвастшавӣ байни ҳалқаи микро ва "шина" ҳадди аққал даҳ маротиба аз талафоти ҳалқаи микро баландтар аст. Пас аз як қатор тарҳҳо ва оптимизатсия, сохтори ниҳоӣ дар расми зер нишон дода шудааст. Ин ҳалқаи резонансӣ бо паҳнои конусшакл аст. Қисми тангкунандаи мавҷ қувваи пайвастшавии оптикиро байни "шина" ва микро-спирал беҳтар мекунад. Қисми васеъкунандаи мавҷ Талафоти рӯшноии ҳалқаи микро бо кам кардани парокандагии оптикии девори паҳлӯӣ кам карда мешавад.
Хецин Хуанг, муаллифи аввали мақола, инчунин гуфт: "Мо як модулятори фазаи нури намоёни хурд, сарфакунандаи энергия ва талафоти хеле камро бо радиуси ҳамагӣ 5 мкм ва истеъмоли қувваи модулятсияи фазаи π ҳамагӣ 0,8 мВт тарҳрезӣ кардем. Тағйирёбии амплитудаи воридшуда камтар аз 10% аст. Чизи нодиртар ин аст, ки ин модулятор барои душвортарин бандҳои кабуд ва сабз дар спектри намоён баробар самаранок аст."
Нанфанг Ю инчунин қайд кард, ки гарчанде онҳо аз сатҳи ҳамгироии маҳсулоти электронӣ хеле дуранд, кори онҳо фосилаи байни коммутаторҳои фотонӣ ва коммутаторҳои электрониро ба таври назаррас коҳиш додааст. "Агар технологияи модулятори қаблӣ танҳо имкон медод, ки 100 модулятори фазаи мавҷгир бо назардошти фазои муайяни чип ва буҷаи қудрат, ҳамгироии онҳо таъмин карда шавад, пас мо ҳоло метавонем 10,000 ивазкунандаи фазаро дар як чип барои ноил шудан ба Функсияи мураккабтар муттаҳид кунем."
Хулоса, ин усули тарроҳиро метавон ба модуляторҳои электрооптикӣ барои кам кардани фазои ишғолшуда ва истеъмоли шиддат татбиқ кард. Онро инчунин дар дигар диапазонҳои спектрӣ ва дигар тарҳҳои гуногуни резонаторӣ истифода бурдан мумкин аст. Дар айни замон, гурӯҳи тадқиқотӣ барои намоиш додани LIDAR-и спектри намоён, ки аз массивҳои тағйирдиҳандаи фаза иборат аст, ки бар асоси чунин ҳалқаҳои микроҳалқаҳо асос ёфтаанд, ҳамкорӣ мекунад. Дар оянда, онро инчунин дар бисёр барномаҳо, аз қабили ғайрихаттии беҳтаршудаи оптикӣ, лазерҳои нав ва оптикаи нави квантӣ истифода бурдан мумкин аст.
Манбаи мақола: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Ширкати Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., ки дар "Водии Силикон"-и Чин - Пекин Чжунгуансун ҷойгир аст, як корхонаи баландтехнологӣ мебошад, ки барои хидматрасонӣ ба муассисаҳои тадқиқотии ватанӣ ва хориҷӣ, институтҳои тадқиқотӣ, донишгоҳҳо ва кормандони тадқиқотии илмии корхонаҳо бахшида шудааст. Ширкати мо асосан ба тадқиқот ва таҳияи мустақил, тарроҳӣ, истеҳсол ва фурӯши маҳсулоти оптоэлектронӣ машғул аст ва барои тадқиқотчиёни илмӣ ва муҳандисони саноатӣ роҳҳои ҳалли инноватсионӣ ва хидматҳои касбӣ ва фардӣ пешниҳод мекунад. Пас аз солҳои инноватсияи мустақил, он як силсилаи бой ва комили маҳсулоти фотоэлектрикиро ташкил додааст, ки дар соҳаҳои коммуналӣ, низомӣ, нақлиёт, нерӯи барқ, молия, маориф, тиббӣ ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешаванд.
Мо интизори ҳамкорӣ бо шумо ҳастем!
Вақти нашр: 29 марти соли 2023