Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha luchd-rannsachaidh à diofar dhùthchannan air fotonaigs amalaichte a chleachdadh gus làimhseachadh tonnan solais infridhearg a thoirt gu buil mean air mhean agus an cur an sàs ann an lìonraidhean 5G aig astar luath, mothachairean sliseagan, agus carbadan fèin-riaghlaidh. An-dràsta, leis an stiùireadh rannsachaidh seo a’ dol am meud gu leantainneach, tha luchd-rannsachaidh air tòiseachadh a’ dèanamh lorg domhainn air còmhlain solais faicsinneach nas giorra agus a’ leasachadh thagraidhean nas fharsainge, leithid LIDAR aig ìre sliseagan, speuclairean AR/VR/MR (fìrinn leasaichte/bhrìgheil/measgaichte), taisbeanaidhean holografach, sliseagan giullachd cuantamach, proban optogenetic air an cur a-steach san eanchainn, msaa.
’S e amalachadh mòr-sgèile de mhodalan ìre optaigeach cridhe an fho-shiostam optaigeach airson sligheadh optaigeach air-sliseag agus cumadh aghaidh-tonn àite-saor. Tha an dà phrìomh ghnìomh seo riatanach airson diofar thagraidhean a thoirt gu buil. Ach, airson modalan ìre optaigeach anns an raon solais faicsinneach, tha e gu sònraichte dùbhlanach coinneachadh ri riatanasan tar-chuir àrd agus mhodaladh àrd aig an aon àm. Gus coinneachadh ris an riatanas seo, feumaidh eadhon na stuthan silicon nitride agus lithium niobate as freagarraiche an tomhas-lìonaidh agus an caitheamh cumhachd a mheudachadh.
Gus an duilgheadas seo fhuasgladh, dhealbhaich Michal Lipson agus Nanfang Yu à Oilthigh Columbia moduladair ìre teirmeach-optaigeach silicon nitride stèidhichte air an ath-shuidheadair micro-fàinne adiabatic. Dhearbh iad gu bheil an ath-shuidheadair micro-fàinne ag obair ann an staid ceangail làidir. Faodaidh an inneal moduladaireachd ìre a choileanadh le call as lugha. An coimeas ri moduladairean ìre treòraiche-tonn àbhaisteach, tha lùghdachadh co-dhiù òrdugh meud aig an inneal ann an àite agus caitheamh cumhachd. Chaidh an susbaint co-cheangailte fhoillseachadh ann an Nature Photonics.
Thuirt Michal Lipson, prìomh eòlaiche ann an raon fotonaigs amalaichte, stèidhichte air silicon nitride: “Is e iuchair na fuasglaidh a tha sinn a’ moladh ath-fhuaimneadair optigeach a chleachdadh agus obrachadh ann an staid ceangail làidir mar a chanar ris.”
Tha an ath-shondair optaigeach na structar gu math co-chothromach, as urrainn atharrachadh beag clàr-amais ath-tharraingeach a thionndadh gu atharrachadh ìre tro iomadh cearcall de ghathan solais. San fharsaingeachd, faodar a roinn ann an trì staidean obrach eadar-dhealaichte: “fo cheangal” agus “fo cheangal.” Ceangal èiginneach ”agus “ceangal làidir.” Nam measg, chan urrainn dha “fo cheangal” ach modulachadh ìre cuibhrichte a thoirt seachad agus bheir e a-steach atharrachaidhean neo-riatanach ann an leud, agus adhbharaichidh “ceangal èiginneach” call optaigeach mòr, agus mar sin a’ toirt buaidh air coileanadh an inneil fhèin.
Gus modulachadh ìre 2π iomlan agus atharrachadh leud as lugha a choileanadh, làimhsich an sgioba rannsachaidh am microfàinne ann an staid “ceangail làidir”. Tha neart a’ cheangail eadar am microfàinne agus am “bus” co-dhiù deich uiread nas àirde na call a’ mhicrofàinne. Às dèidh sreath de dhealbhaidhean agus leasachadh, chithear an structar mu dheireadh san fhigear gu h-ìosal. Is e fàinne athshondach a tha seo le leud biorach. Bidh am pàirt tonn-iùil cumhang a’ leasachadh neart a’ cheangail optigeach eadar am “bus” agus am micro-choileach. Am pàirt tonn-iùil leathann Tha call solais a’ mhicrofàinne air a lughdachadh le bhith a’ lughdachadh sgapadh optigeach a’ bhalla-taoibh.
Thuirt Heqing Huang, a’ chiad ùghdar air a’ phàipear, cuideachd: “Tha sinn air moduladair ìre solais faicsinneach beag bìodach, a shàbhaileas lùth, agus le call glè ìosal a dhealbhadh le radius de dìreach 5 μm agus caitheamh cumhachd modulachaidh ìre-π de dìreach 0.8 mW. Tha an atharrachadh aimplitiùd a chaidh a thoirt a-steach nas lugha na 10%. Is e an rud as ainneimhe gu bheil am moduladair seo a cheart cho èifeachdach airson na còmhlain ghorm is uaine as duilghe anns an speactram faicsinneach.”
Chomharraich Nanfang Yu cuideachd, ged a tha iad fada bho bhith a’ ruighinn ìre amalachaidh thoraidhean dealanach, gu bheil an obair aca air a’ bheàrn eadar suidsichean fotonach agus suidsichean dealanach a lughdachadh gu mòr. “Mura robh an teicneòlas moduladair roimhe a’ leigeil le bhith ag amalachadh ach 100 moduladair ìre treòraiche tonn a rèir lorg-coise chip agus buidseat cumhachd sònraichte, is urrainn dhuinn a-nis 10,000 gluasadair ìre a thoirt a-steach air an aon chip gus Gnìomh nas iom-fhillte a choileanadh.”
Ann an ùine ghoirid, faodar an dòigh-dhealbhaidh seo a chur an sàs ann am moduladairean electro-optaigeach gus an àite a thathar a’ cleachdadh agus an caitheamh bholtaids a lùghdachadh. Faodar a chleachdadh cuideachd ann an raointean speactram eile agus dealbhaidhean ath-shondair eadar-dhealaichte eile. An-dràsta, tha an sgioba rannsachaidh ag obair còmhla gus an LIDAR speactram faicsinneach a nochdadh, air a dhèanamh suas de shreathan gluasaid ìre stèidhichte air na meanbh-fhàinneachan sin. San àm ri teachd, faodar a chur an sàs ann an iomadh tagradh leithid neo-loidhneachd optaigeach leasaichte, leusairean ùra, agus optaig cuantamach ùr.
Stòr an artaigil: https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA
Tha Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., suidhichte ann an “Silicon Valley” ann an Sìona – Beijing Zhongguancun, na iomairt àrd-theicneòlais a tha coisrigte ri bhith a’ frithealadh ionadan rannsachaidh dachaigheil is cèin, ionadan rannsachaidh, oilthighean agus luchd-obrach rannsachaidh saidheansail iomairt. Tha a’ chompanaidh againn gu sònraichte an sàs ann an rannsachadh is leasachadh neo-eisimeileach, dealbhadh, saothrachadh, reic thoraidhean optoelectronic, agus a’ toirt seachad fuasglaidhean ùr-ghnàthach agus seirbheisean proifeasanta, pearsanaichte do luchd-rannsachaidh saidheansail agus innleadairean gnìomhachais. Às deidh bliadhnaichean de ùr-ghnàthachadh neo-eisimeileach, tha e air sreath bheairteach is foirfe de thoraidhean foto-dealain a chruthachadh, a tha air an cleachdadh gu farsaing ann an gnìomhachasan baile, armachd, còmhdhail, cumhachd dealain, ionmhais, foghlaim, meidigeach agus gnìomhachasan eile.
Tha sinn a’ coimhead air adhart ri co-obrachadh leat!
Àm puist: 29 Màrt 2023