అత్యల్ప శక్తితో పనిచేసే అతి చిన్న దృశ్య కాంతి ఫేజ్ మాడ్యులేటర్ ఆవిర్భవించింది

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, వివిధ దేశాల పరిశోధకులు ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫోటోనిక్స్‌ను ఉపయోగించి, పరారుణ కాంతి తరంగాల నియంత్రణను విజయవంతంగా సాధించి, వాటిని హై-స్పీడ్ 5G నెట్‌వర్క్‌లు, చిప్ సెన్సార్లు మరియు స్వయంప్రతిపత్తి గల వాహనాలకు వర్తింపజేశారు. ప్రస్తుతం, ఈ పరిశోధనా దిశ నిరంతరం లోతుగా సాగుతున్నందున, పరిశోధకులు తక్కువ నిడివి గల దృశ్య కాంతి బ్యాండ్‌లను లోతుగా గుర్తించడం ప్రారంభించారు మరియు చిప్-స్థాయి LIDAR, AR/VR/MR (మెరుగైన/వర్చువల్/హైబ్రిడ్ రియాలిటీ) గ్లాసెస్, హోలోగ్రాఫిక్ డిస్‌ప్లేలు, క్వాంటం ప్రాసెసింగ్ చిప్‌లు, మెదడులో అమర్చే ఆప్టోజెనెటిక్ ప్రోబ్‌లు మొదలైన మరింత విస్తృతమైన అనువర్తనాలను అభివృద్ధి చేస్తున్నారు.

ఆప్టికల్ ఫేజ్ మాడ్యులేటర్ల భారీ-స్థాయి అనుసంధానం అనేది ఆన్-చిప్ ఆప్టికల్ రూటింగ్ మరియు ఫ్రీ-స్పేస్ వేవ్‌ఫ్రంట్ షేపింగ్ కోసం ఉద్దేశించిన ఆప్టికల్ సబ్‌సిస్టమ్‌కు కీలకం. వివిధ అనువర్తనాలను సాకారం చేయడానికి ఈ రెండు ప్రాథమిక విధులు అత్యవసరం. అయితే, దృశ్య కాంతి పరిధిలోని ఆప్టికల్ ఫేజ్ మాడ్యులేటర్ల విషయంలో, అధిక ప్రసరణ మరియు అధిక మాడ్యులేషన్ అవసరాలను ఒకే సమయంలో తీర్చడం చాలా సవాలుతో కూడుకున్నది. ఈ అవసరాన్ని తీర్చడానికి, అత్యంత అనువైన సిలికాన్ నైట్రైడ్ మరియు లిథియం నియోబేట్ పదార్థాలు కూడా వాటి పరిమాణాన్ని మరియు విద్యుత్ వినియోగాన్ని పెంచుకోవలసి ఉంటుంది.

ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి, కొలంబియా విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన మైఖల్ లిప్సన్ మరియు నాన్‌ఫాంగ్ యు, అడియాబాటిక్ మైక్రో-రింగ్ రెసొనేటర్ ఆధారంగా ఒక సిలికాన్ నైట్రైడ్ థర్మో-ఆప్టిక్ ఫేజ్ మాడ్యులేటర్‌ను రూపొందించారు. మైక్రో-రింగ్ రెసొనేటర్ బలమైన కప్లింగ్ స్థితిలో పనిచేస్తుందని వారు నిరూపించారు. ఈ పరికరం కనిష్ట నష్టంతో ఫేజ్ మాడ్యులేషన్‌ను సాధించగలదు. సాధారణ వేవ్‌గైడ్ ఫేజ్ మాడ్యులేటర్‌లతో పోలిస్తే, ఈ పరికరం స్థలం మరియు విద్యుత్ వినియోగంలో కనీసం పది రెట్లు తగ్గింపును కలిగి ఉంది. దీనికి సంబంధించిన కంటెంట్ నేచర్ ఫోటోనిక్స్‌లో ప్రచురించబడింది.

సిలికాన్ నైట్రైడ్ ఆధారిత ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫోటోనిక్స్ రంగంలో ప్రముఖ నిపుణుడైన మైఖల్ లిప్సన్ ఇలా అన్నారు: “మేము ప్రతిపాదించిన పరిష్కారానికి కీలకం ఏమిటంటే, ఒక ఆప్టికల్ రెసొనేటర్‌ను ఉపయోగించి, స్ట్రాంగ్ కప్లింగ్ స్టేట్ అని పిలవబడే స్థితిలో పనిచేయడం.”

ఆప్టికల్ రెసోనేటర్ అనేది అత్యంత సౌష్టవ నిర్మాణం, ఇది కాంతి కిరణాల యొక్క బహుళ చక్రాల ద్వారా ఒక చిన్న వక్రీభవన సూచిక మార్పును దశ మార్పుగా మార్చగలదు. సాధారణంగా, దీనిని మూడు విభిన్న పని స్థితులుగా విభజించవచ్చు: "అండర్ కప్లింగ్", "క్రిటికల్ కప్లింగ్" మరియు "స్ట్రాంగ్ కప్లింగ్". వీటిలో, "అండర్ కప్లింగ్" పరిమిత దశ మాడ్యులేషన్‌ను మాత్రమే అందిస్తుంది మరియు అనవసరమైన వ్యాప్తి మార్పులను పరిచయం చేస్తుంది, మరియు "క్రిటికల్ కప్లింగ్" గణనీయమైన ఆప్టికల్ నష్టాన్ని కలిగిస్తుంది, తద్వారా పరికరం యొక్క వాస్తవ పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుంది.

పూర్తి 2π ఫేజ్ మాడ్యులేషన్ మరియు కనిష్ట ఆంప్లిట్యూడ్ మార్పును సాధించడానికి, పరిశోధన బృందం మైక్రోరింగ్‌ను "స్ట్రాంగ్ కప్లింగ్" స్థితిలో మార్పులు చేసింది. మైక్రోరింగ్ మరియు "బస్" మధ్య కప్లింగ్ బలం, మైక్రోరింగ్ యొక్క నష్టం కంటే కనీసం పది రెట్లు ఎక్కువగా ఉంటుంది. అనేక డిజైన్‌లు మరియు ఆప్టిమైజేషన్‌ల తర్వాత, తుది నిర్మాణం క్రింది చిత్రంలో చూపబడింది. ఇది క్రమంగా సన్నబడే వెడల్పు గల ఒక రెసొనెంట్ రింగ్. ఇరుకైన వేవ్‌గైడ్ భాగం "బస్" మరియు మైక్రో-కాయిల్ మధ్య ఆప్టికల్ కప్లింగ్ బలాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. వెడల్పాటి వేవ్‌గైడ్ భాగం, పక్కగోడ యొక్క ఆప్టికల్ స్కాటరింగ్‌ను తగ్గించడం ద్వారా మైక్రోరింగ్ యొక్క కాంతి నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది.

ఈ పత్రం యొక్క మొదటి రచయిత అయిన హెకింగ్ హువాంగ్ ఇలా కూడా అన్నారు: “మేము కేవలం 5 μm వ్యాసార్థం మరియు π-ఫేజ్ మాడ్యులేషన్ కోసం కేవలం 0.8 mW విద్యుత్ వినియోగం కలిగిన ఒక సూక్ష్మమైన, శక్తిని ఆదా చేసే, మరియు అత్యంత తక్కువ నష్టంతో కూడిన దృశ్య కాంతి ఫేజ్ మాడ్యులేటర్‌ను రూపొందించాము. దీనివల్ల కలిగే ఆంప్లిట్యూడ్ వైవిధ్యం 10% కంటే తక్కువగా ఉంది. ఇంకా అరుదైన విషయం ఏమిటంటే, ఈ మాడ్యులేటర్ దృశ్య వర్ణపటంలోని అత్యంత కష్టతరమైన నీలం మరియు ఆకుపచ్చ బ్యాండ్‌లకు కూడా సమానంగా సమర్థవంతంగా పనిచేస్తుంది.”

ఎలక్ట్రానిక్ ఉత్పత్తుల ఏకీకరణ స్థాయికి తాము ఇంకా చాలా దూరంలో ఉన్నప్పటికీ, తమ పని ఫోటోనిక్ స్విచ్‌లు మరియు ఎలక్ట్రానిక్ స్విచ్‌ల మధ్య అంతరాన్ని గణనీయంగా తగ్గించిందని నాన్‌ఫాంగ్ యు కూడా ఎత్తి చూపారు. “ఒకవేళ మునుపటి మాడ్యులేటర్ టెక్నాలజీ, ఒక నిర్దిష్ట చిప్ పరిమాణం మరియు పవర్ బడ్జెట్‌తో కేవలం 100 వేవ్‌గైడ్ ఫేజ్ మాడ్యులేటర్‌లను మాత్రమే ఏకీకృతం చేయడానికి అనుమతించి ఉంటే, ఇప్పుడు మనం మరింత సంక్లిష్టమైన ఫంక్షన్‌ను సాధించడానికి ఒకే చిప్‌పై 10,000 ఫేజ్ షిఫ్టర్‌లను ఏకీకృతం చేయగలుగుతున్నాము.”

సంక్షిప్తంగా, ఈ రూపకల్పన పద్ధతిని ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్లలో ఆక్రమిత స్థలాన్ని మరియు వోల్టేజ్ వినియోగాన్ని తగ్గించడానికి ఉపయోగించవచ్చు. దీనిని ఇతర స్పెక్ట్రల్ శ్రేణులలో మరియు ఇతర విభిన్న రెసొనేటర్ డిజైన్లలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు. ప్రస్తుతం, పరిశోధన బృందం ఇటువంటి మైక్రోరింగ్‌ల ఆధారంగా ఫేజ్ షిఫ్టర్ శ్రేణులతో కూడిన దృశ్య వర్ణపట LIDARను ప్రదర్శించడానికి సహకరిస్తోంది. భవిష్యత్తులో, దీనిని మెరుగైన ఆప్టికల్ నాన్‌లీనియారిటీ, కొత్త లేజర్‌లు మరియు కొత్త క్వాంటం ఆప్టిక్స్ వంటి అనేక అనువర్తనాలకు కూడా ఉపయోగించవచ్చు.

వ్యాస మూలం:https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA

చైనా యొక్క “సిలికాన్ వ్యాలీ”గా పిలువబడే బీజింగ్ జోంగువాన్‌కున్‌లో ఉన్న బీజింగ్ రోఫియా ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్స్ కో., లిమిటెడ్, దేశీయ మరియు విదేశీ పరిశోధనా సంస్థలు, విశ్వవిద్యాలయాలు మరియు పారిశ్రామిక శాస్త్రీయ పరిశోధక సిబ్బందికి సేవలందించడానికి అంకితమైన ఒక హై-టెక్ సంస్థ. మా కంపెనీ ప్రధానంగా ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ ఉత్పత్తుల స్వతంత్ర పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి, రూపకల్పన, తయారీ, అమ్మకాలలో నిమగ్నమై ఉంది మరియు శాస్త్రీయ పరిశోధకులు మరియు పారిశ్రామిక ఇంజనీర్ల కోసం వినూత్న పరిష్కారాలు మరియు వృత్తిపరమైన, వ్యక్తిగతీకరించిన సేవలను అందిస్తుంది. సంవత్సరాల స్వతంత్ర ఆవిష్కరణల తర్వాత, ఇది ఫోటోఎలక్ట్రిక్ ఉత్పత్తుల యొక్క గొప్ప మరియు పరిపూర్ణ శ్రేణిని రూపొందించింది, ఇవి మునిసిపల్, సైనిక, రవాణా, విద్యుత్, ఆర్థిక, విద్య, వైద్య మరియు ఇతర పరిశ్రమలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

మేము మీతో సహకరించడానికి ఎదురుచూస్తున్నాము!