सर्वात कमी शक्तीसह सर्वात लहान दृश्यमान प्रकाश फेज मॉड्यूलेटर जन्माला येतो

अलिकडच्या वर्षांत, विविध देशांतील संशोधकांनी इन्फ्रारेड लाइट लाटांच्या हाताळणीची सलग लक्षात ठेवण्यासाठी आणि त्यांना हाय-स्पीड 5 जी नेटवर्क, चिप सेन्सर आणि स्वायत्त वाहनांवर लागू करण्यासाठी एकात्मिक फोटॉनिक्सचा वापर केला आहे. सध्या, या संशोधनाच्या दिशेने सतत सखोलतेसह, संशोधकांनी लहान दृश्यमान लाइट बँडची सखोल शोध घेणे सुरू केले आहे आणि चिप-लेव्हल लिडर, एआर/व्हीआर/एमआर (वर्धित/व्हर्च्युअल/हायब्रीड) चष्मा, होलोग्राफिक डिसिद्रित, ओप्टोजेनेटिक इ.

ऑन-चिप ऑप्टिकल रूटिंग आणि फ्री-स्पेस वेव्हफ्रंट शेपिंगसाठी ऑप्टिकल फेज मॉड्युलेटरचे मोठ्या प्रमाणात एकत्रीकरण ऑप्टिकल सबसिस्टमचे मूळ आहे. विविध अनुप्रयोगांच्या प्राप्तीसाठी ही दोन प्राथमिक कार्ये आवश्यक आहेत. तथापि, दृश्यमान प्रकाश श्रेणीतील ऑप्टिकल फेज मॉड्युलेटरसाठी, एकाच वेळी उच्च संक्रमण आणि उच्च मॉड्यूलेशनची आवश्यकता पूर्ण करणे आव्हानात्मक आहे. ही आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी, सर्वात योग्य सिलिकॉन नायट्राइड आणि लिथियम निओबेट सामग्रीस देखील व्हॉल्यूम आणि उर्जा वापर वाढविणे आवश्यक आहे.

या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, कोलंबिया युनिव्हर्सिटीच्या मिचल लिपसन आणि नानफॅंग यू यांनी अ‍ॅडिएबॅटिक मायक्रो-रिंग रेझोनेटरवर आधारित सिलिकॉन नायट्राइड थर्मो-ऑप्टिक फेज मॉड्यूलेटरची रचना केली. त्यांनी हे सिद्ध केले की मायक्रो-रिंग रेझोनेटर मजबूत जोड्या स्थितीत कार्यरत आहे. डिव्हाइस कमीतकमी तोटासह फेज मॉड्यूलेशन प्राप्त करू शकते. सामान्य वेव्हगुइड फेज मॉड्युलेटरच्या तुलनेत, डिव्हाइसमध्ये कमीतकमी जागा आणि उर्जा वापरामध्ये तीव्रता कमी करण्याचा क्रम आहे. संबंधित सामग्री नेचर फोटॉनिक्समध्ये प्रकाशित केली गेली आहे.

सिलिकॉन नायट्राइडवर आधारित इंटिग्रेटेड फोटॉनिक्सच्या क्षेत्रातील अग्रगण्य तज्ञ मिकल लिपसन म्हणाले: “आमच्या प्रस्तावित समाधानाची गुरुकिल्ली म्हणजे ऑप्टिकल रेझोनेटर वापरणे आणि तथाकथित मजबूत जोड्या स्थितीत कार्य करणे.”

ऑप्टिकल रेझोनेटर ही एक अत्यंत सममितीय रचना आहे, जी प्रकाश बीमच्या एकाधिक चक्रांद्वारे एक लहान अपवर्तक निर्देशांक बदल एका टप्प्यातील बदलात रूपांतरित करू शकते. सामान्यत: हे तीन वेगवेगळ्या कार्यरत राज्यात विभागले जाऊ शकते: “जोड्या अंतर्गत” आणि “जोड्या अंतर्गत.” गंभीर जोड्या ”आणि“ मजबूत जोड्या. ” त्यापैकी, “कपलिंग अंतर्गत” केवळ मर्यादित फेज मॉड्यूलेशन प्रदान करू शकते आणि अनावश्यक मोठेपणा बदल घडवून आणू शकेल आणि “गंभीर जोड्या ”मुळे ऑप्टिकल तोटा होईल, ज्यामुळे डिव्हाइसच्या वास्तविक कामगिरीवर परिणाम होईल.

पूर्ण 2π फेज मॉड्यूलेशन आणि कमीतकमी मोठेपणा बदल साध्य करण्यासाठी, संशोधन कार्यसंघाने "मजबूत जोड्या" स्थितीत मायक्रोरिंगची हाताळणी केली. मायक्रोअरिंग आणि “बस” दरम्यानची जोडणी मायक्रोरिंगच्या नुकसानीपेक्षा कमीतकमी दहापट जास्त आहे. डिझाईन्स आणि ऑप्टिमायझेशनच्या मालिकेनंतर, अंतिम रचना खालील आकृतीमध्ये दर्शविली आहे. टॅपर्ड रूंदीसह ही एक रेझोनंट रिंग आहे. अरुंद वेव्हगुइड भाग “बस” आणि मायक्रो-कॉइल दरम्यान ऑप्टिकल कपलिंग सामर्थ्य सुधारते. रुंद वेव्हगॉइड भाग मायक्रोरिंगचा प्रकाश तोटा साइडवॉलचा ऑप्टिकल स्कॅटरिंग कमी करून कमी केला जातो.

पेपरचे पहिले लेखक हेकिंग हुआंग यांनी असेही म्हटले आहे: “आम्ही केवळ 5 μm च्या त्रिज्यासह एक लघु, ऊर्जा-बचत आणि अत्यंत कमी-तोटा दृश्यमान प्रकाश फेज मॉड्यूलेटर डिझाइन केले आहे आणि केवळ 0.8 मेगावॅटचा एक π- फेज मॉड्युलेशन पॉवर वापर. परिचय मोठेपणा भिन्नता 10%पेक्षा कमी आहे. सर्वात दुर्मिळ म्हणजे दृश्यमान स्पेक्ट्रममधील सर्वात कठीण निळ्या आणि हिरव्या बँडसाठी हे मॉड्युलेटर तितकेच प्रभावी आहे. ”

नानफॅंग यू यांनी असेही निदर्शनास आणून दिले की ते इलेक्ट्रॉनिक उत्पादनांच्या समाकलनाच्या पातळीपर्यंत पोहोचण्यापासून दूर असले तरी त्यांच्या कार्यामुळे फोटोनिक स्विच आणि इलेक्ट्रॉनिक स्विचमधील अंतर नाटकीयरित्या कमी झाले आहे. “मागील मॉड्युलेटर तंत्रज्ञानाने केवळ विशिष्ट चिप फूटप्रिंट आणि उर्जा बजेट देऊन 100 वेव्हगुइड फेज मॉड्युलेटरच्या समाकलनास परवानगी दिली असेल तर आम्ही आता अधिक जटिल कार्य साध्य करण्यासाठी त्याच चिपवर 10,000 फेज शिफ्टर्स समाकलित करू शकतो."

थोडक्यात, व्यापलेली जागा आणि व्होल्टेजचा वापर कमी करण्यासाठी ही डिझाइन पद्धत इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरवर लागू केली जाऊ शकते. हे इतर वर्णक्रमीय श्रेणी आणि इतर भिन्न रेझोनेटर डिझाइनमध्ये देखील वापरले जाऊ शकते. सध्या, संशोधन कार्यसंघ अशा मायक्रोरिंगच्या आधारे फेज शिफ्टर अ‍ॅरेने बनविलेले दृश्यमान स्पेक्ट्रम लिडर दर्शविण्यासाठी सहकार्य करीत आहे. भविष्यात, हे वर्धित ऑप्टिकल नॉनलाइनरिटी, नवीन लेसर आणि नवीन क्वांटम ऑप्टिक्स सारख्या बर्‍याच अनुप्रयोगांवर देखील लागू केले जाऊ शकते.

लेख स्रोत: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkdov4coukxa

बीजिंग रोफिया ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स कंपनी, लिमिटेड चीनच्या “सिलिकॉन व्हॅली” मध्ये स्थित-बीजिंग झोंगगुअनकुन हा एक उच्च तंत्रज्ञानाचा उपक्रम आहे जो देशी आणि परदेशी संशोधन संस्था, संशोधन संस्था, विद्यापीठे आणि उपक्रम वैज्ञानिक संशोधन कर्मचारी सेवा देण्यास समर्पित आहे. आमची कंपनी प्रामुख्याने स्वतंत्र संशोधन आणि विकास, डिझाइन, उत्पादन, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उत्पादनांच्या विक्रीत गुंतलेली आहे आणि वैज्ञानिक संशोधक आणि औद्योगिक अभियंत्यांसाठी नाविन्यपूर्ण निराकरणे आणि व्यावसायिक, वैयक्तिकृत सेवा प्रदान करते. बर्‍याच वर्षांच्या स्वतंत्र नाविन्यपूर्णतेनंतर, त्याने फोटोइलेक्ट्रिक उत्पादनांची एक समृद्ध आणि परिपूर्ण मालिका तयार केली आहे, जी नगरपालिका, सैन्य, वाहतूक, विद्युत उर्जा, वित्त, शिक्षण, वैद्यकीय आणि इतर उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरली जाते.

आम्ही आपल्या सहकार्याची अपेक्षा करीत आहोत!