सबसे कम पावर के साथ सबसे छोटा दृश्यमान प्रकाश चरण न्यूनाधिक पैदा होता है

हाल के वर्षों में, विभिन्न देशों के शोधकर्ताओं ने इन्फ्रारेड लाइट तरंगों के हेरफेर को क्रमिक रूप से महसूस करने के लिए एकीकृत फोटोनिक्स का उपयोग किया है और उन्हें उच्च गति 5 जी नेटवर्क, चिप सेंसर और स्वायत्त वाहनों पर लागू किया है। वर्तमान में, इस शोध दिशा के निरंतर गहनता के साथ, शोधकर्ताओं ने छोटे दृश्यमान प्रकाश बैंडों की गहराई से पता लगाने और अधिक व्यापक अनुप्रयोगों को विकसित करना शुरू कर दिया है, जैसे कि चिप-लेवल लिडार, एआर/वीआर/एमआर (एन्हांस्ड/वर्चुअल/हाइब्रिड) वास्तविकता) चश्मा, होलोग्राफिक डिस्प्ले, क्वांटम प्रोसेसिंग चिप्स, ऑप्टोजेनेटिक जांच।

ऑप्टिकल चरण मॉड्यूलेटर का बड़े पैमाने पर एकीकरण ऑन-चिप ऑप्टिकल रूटिंग और फ्री-स्पेस वेवफ्रंट शेपिंग के लिए ऑप्टिकल सबसिस्टम का मूल है। ये दो प्राइमा राई फ़ंक्शन विभिन्न अनुप्रयोगों की प्राप्ति के लिए आवश्यक हैं। हालांकि, दृश्य प्रकाश सीमा में ऑप्टिकल चरण मॉड्यूलेटर के लिए, एक ही समय में उच्च संप्रेषण और उच्च मॉड्यूलेशन की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए विशेष रूप से चुनौतीपूर्ण है। इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, यहां तक ​​कि सबसे उपयुक्त सिलिकॉन नाइट्राइड और लिथियम niobate सामग्री को वॉल्यूम और बिजली की खपत को बढ़ाने की आवश्यकता है।

इस समस्या को हल करने के लिए, कोलंबिया विश्वविद्यालय के मिशल लिप्सन और नैनफैंग यू ने एडियाबेटिक माइक्रो-रिंग रेजोनेटर पर आधारित एक सिलिकॉन नाइट्राइड थर्मो-ऑप्टिक चरण मॉड्यूलेटर तैयार किया। उन्होंने साबित किया कि माइक्रो-रिंग रेज़ोनेटर एक मजबूत युग्मन राज्य में संचालित होता है। डिवाइस न्यूनतम नुकसान के साथ चरण मॉड्यूलेशन प्राप्त कर सकता है। साधारण वेवगाइड चरण मॉड्यूलेटर की तुलना में, डिवाइस में अंतरिक्ष और बिजली की खपत में कम से कम परिमाण में कमी का एक क्रम होता है। संबंधित सामग्री नेचर फोटोनिक्स में प्रकाशित की गई है।

सिलिकॉन नाइट्राइड पर आधारित एकीकृत फोटोनिक्स के क्षेत्र में एक प्रमुख विशेषज्ञ मिशाल लिप्सन ने कहा: "हमारे प्रस्तावित समाधान की कुंजी एक ऑप्टिकल रेज़ोनेटर का उपयोग करना और एक तथाकथित मजबूत युग्मन राज्य में काम करना है।"

ऑप्टिकल रेज़ोनेटर एक अत्यधिक सममित संरचना है, जो प्रकाश बीम के कई चक्रों के माध्यम से एक छोटे अपवर्तक सूचकांक परिवर्तन को एक चरण परिवर्तन में बदल सकता है। आम तौर पर, इसे तीन अलग -अलग कामकाजी राज्यों में विभाजित किया जा सकता है: "युग्मन के तहत" और "युग्मन के तहत।" महत्वपूर्ण युग्मन "और" मजबूत युग्मन। " उनमें से, "अंडर कपलिंग" केवल सीमित चरण मॉड्यूलेशन प्रदान कर सकता है और अनावश्यक आयाम परिवर्तनों को पेश करेगा, और "महत्वपूर्ण युग्मन" पर्याप्त ऑप्टिकल नुकसान का कारण होगा, जिससे डिवाइस के वास्तविक प्रदर्शन को प्रभावित किया जाएगा।

पूर्ण 2 and चरण मॉड्यूलेशन और न्यूनतम आयाम परिवर्तन को प्राप्त करने के लिए, अनुसंधान टीम ने "मजबूत युग्मन" स्थिति में माइक्रोरिंग में हेरफेर किया। माइक्रोरिंग और "बस" के बीच युग्मन की ताकत माइक्रोरिंग के नुकसान से कम से कम दस गुना अधिक है। डिजाइन और अनुकूलन की एक श्रृंखला के बाद, अंतिम संरचना को नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है। यह एक पतला चौड़ाई के साथ एक गुंजयमान अंगूठी है। संकीर्ण वेवगाइड भाग "बस" और माइक्रो-कॉइल के बीच ऑप्टिकल युग्मन शक्ति में सुधार करता है। वाइड वेवगाइड भाग, माइक्रोरिंग के हल्के नुकसान को फुटपाथ के ऑप्टिकल बिखरने को कम करके कम कर दिया जाता है।

पेपर के पहले लेखक हेकिंग हुआंग ने यह भी कहा: “हमने केवल 5 माइक्रोन की त्रिज्या और केवल 0.8 मेगावाट की π- चरण मॉड्यूलेशन बिजली की खपत के साथ एक लघु, ऊर्जा-बचत, और बेहद कम-हानि दृश्यमान प्रकाश चरण मॉड्यूलेटर तैयार किया है। पेश किया गया आयाम भिन्नता 10%से कम है। क्या दुर्लभ है कि यह मॉड्यूलेटर दृश्यमान स्पेक्ट्रम में सबसे कठिन नीले और हरे रंग के बैंड के लिए समान रूप से प्रभावी है। ”

नानफैंग यू ने यह भी बताया कि यद्यपि वे इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के एकीकरण के स्तर तक पहुंचने से दूर हैं, उनके काम ने फोटोनिक स्विच और इलेक्ट्रॉनिक स्विच के बीच की खाई को नाटकीय रूप से सीमित कर दिया है। "यदि पिछली मॉड्यूलेटर तकनीक ने केवल 100 वेवगाइड चरण मॉड्यूलेटर के एकीकरण की अनुमति दी, तो एक निश्चित चिप फुटप्रिंट और पावर बजट दिया जाता है, तो अब हम अधिक जटिल फ़ंक्शन को प्राप्त करने के लिए एक ही चिप पर 10,000 चरण शिफ्टर्स को एकीकृत कर सकते हैं।"

संक्षेप में, इस डिजाइन विधि को कब्जे वाले स्थान और वोल्टेज की खपत को कम करने के लिए इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर पर लागू किया जा सकता है। इसका उपयोग अन्य स्पेक्ट्रल रेंज और अन्य अलग -अलग गुंजयमान डिजाइनों में भी किया जा सकता है। वर्तमान में, अनुसंधान टीम इस तरह के माइक्रोरिंग के आधार पर चरण शिफ्टर सरणियों से बना दृश्यमान स्पेक्ट्रम लिडार को प्रदर्शित करने के लिए सहयोग कर रही है। भविष्य में, इसे कई अनुप्रयोगों पर भी लागू किया जा सकता है जैसे कि बढ़ाया ऑप्टिकल नॉनलाइनरिटी, नए लेजर और नए क्वांटम ऑप्टिक्स।

अनुच्छेद स्रोत: https: //mp.weixin.qq.com/s/o6ihstkmbpqkkdov4cakxa

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