સૌથી ઓછી શક્તિ સાથે સૌથી નાનું દૃશ્યમાન પ્રકાશ તબક્કો મોડ્યુલેટર જન્મે છે

તાજેતરના વર્ષોમાં, વિવિધ દેશોના સંશોધકોએ ઇન્ફ્રારેડ લાઇટ તરંગોના મેનીપ્યુલેશનને અનુભૂતિ કરવા અને તેને હાઇ-સ્પીડ 5G નેટવર્ક્સ, ચિપ સેન્સર્સ અને સ્વાયત્ત વાહનો પર લાગુ કરવા માટે એકીકૃત ફોટોનિક્સનો ઉપયોગ કર્યો છે. હાલમાં, આ સંશોધન દિશામાં સતત ઊંડાણ સાથે, સંશોધકોએ ટૂંકા દૃશ્યમાન લાઇટ બેન્ડની ઊંડાણપૂર્વક તપાસ કરવાનું શરૂ કર્યું છે અને ચિપ-લેવલ LIDAR, AR/VR/MR (ઉન્નત/વર્ચ્યુઅલ/એમઆર) જેવી વધુ વ્યાપક એપ્લિકેશનો વિકસાવવાનું શરૂ કર્યું છે. હાઇબ્રિડ) વાસ્તવિકતા) ચશ્મા, હોલોગ્રાફિક ડિસ્પ્લે, ક્વોન્ટમ પ્રોસેસિંગ ચિપ્સ, મગજમાં રોપવામાં આવેલ ઓપ્ટોજેનેટિક પ્રોબ્સ વગેરે.

ઓપ્ટિકલ ફેઝ મોડ્યુલેટર્સનું મોટા પાયે એકીકરણ એ ઓન-ચિપ ઓપ્ટિકલ રૂટીંગ અને ફ્રી-સ્પેસ વેવફ્રન્ટ શેપિંગ માટે ઓપ્ટિકલ સબસિસ્ટમનો મુખ્ય ભાગ છે. આ બે પ્રાથમિક કાર્યો વિવિધ કાર્યક્રમોની અનુભૂતિ માટે જરૂરી છે. જો કે, દૃશ્યમાન પ્રકાશ શ્રેણીમાં ઓપ્ટિકલ તબક્કાના મોડ્યુલેટર્સ માટે, તે જ સમયે ઉચ્ચ ટ્રાન્સમિટન્સ અને ઉચ્ચ મોડ્યુલેશનની જરૂરિયાતોને પૂરી કરવી ખાસ કરીને પડકારજનક છે. આ જરૂરિયાતને પહોંચી વળવા માટે, સૌથી યોગ્ય સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ અને લિથિયમ નિયોબેટ સામગ્રીને પણ વોલ્યુમ અને પાવર વપરાશ વધારવાની જરૂર છે.

આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, કોલંબિયા યુનિવર્સિટીના મિચલ લિપ્સન અને નાનફાંગ યુએ એડિબેટિક માઇક્રો-રિંગ રેઝોનેટર પર આધારિત સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ થર્મો-ઓપ્ટિક ફેઝ મોડ્યુલેટર ડિઝાઇન કર્યું. તેઓએ સાબિત કર્યું કે માઇક્રો-રિંગ રેઝોનેટર મજબૂત જોડાણ સ્થિતિમાં કાર્ય કરે છે. ઉપકરણ ન્યૂનતમ નુકશાન સાથે તબક્કા મોડ્યુલેશન પ્રાપ્ત કરી શકે છે. સામાન્ય વેવગાઇડ તબક્કાના મોડ્યુલેટરની તુલનામાં, ઉપકરણમાં ઓછામાં ઓછા જગ્યા અને પાવર વપરાશમાં તીવ્રતા ઘટાડવાનો ઓર્ડર છે. સંબંધિત સામગ્રી નેચર ફોટોનિક્સમાં પ્રકાશિત કરવામાં આવી છે.

સિલિકોન નાઈટ્રાઈડ પર આધારિત ઈન્ટિગ્રેટેડ ફોટોનિક્સના ક્ષેત્રના અગ્રણી નિષ્ણાત મિચલ લિપ્સને જણાવ્યું હતું કે: "અમારા પ્રસ્તાવિત ઉકેલની ચાવી એ ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટરનો ઉપયોગ કરવો અને કહેવાતી મજબૂત કપ્લિંગ સ્થિતિમાં કામ કરવું છે."

ઓપ્ટિકલ રેઝોનેટર એ અત્યંત સપ્રમાણ માળખું છે, જે પ્રકાશ બીમના બહુવિધ ચક્ર દ્વારા એક નાના રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ફેરફારને તબક્કામાં પરિવર્તન કરી શકે છે. સામાન્ય રીતે, તેને ત્રણ અલગ-અલગ કાર્યકારી અવસ્થાઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: “અંડર કપલિંગ” અને “અંડર કપલિંગ.” જટિલ જોડાણ" અને "મજબૂત જોડાણ." તેમાંથી, "અંડર કપલિંગ" ફક્ત મર્યાદિત તબક્કા મોડ્યુલેશન પ્રદાન કરી શકે છે અને બિનજરૂરી કંપનવિસ્તાર ફેરફારો રજૂ કરશે, અને "ક્રિટીકલ કપલિંગ" નોંધપાત્ર ઓપ્ટિકલ નુકશાનનું કારણ બનશે, જેનાથી ઉપકરણના વાસ્તવિક પ્રદર્શનને અસર થશે.

સંપૂર્ણ 2π તબક્કાના મોડ્યુલેશન અને ન્યૂનતમ કંપનવિસ્તાર ફેરફારને હાંસલ કરવા માટે, સંશોધન ટીમે "મજબૂત કપલિંગ" સ્થિતિમાં માઇક્રોરિંગની હેરફેર કરી. માઇક્રોરિંગ અને "બસ" વચ્ચેના જોડાણની શક્તિ માઇક્રોરિંગના નુકસાન કરતાં ઓછામાં ઓછી દસ ગણી વધારે છે. ડિઝાઇન અને ઑપ્ટિમાઇઝેશનની શ્રેણી પછી, અંતિમ માળખું નીચેની આકૃતિમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. આ ટેપર્ડ પહોળાઈ સાથે રેઝોનન્ટ રિંગ છે. સાંકડો વેવગાઇડ ભાગ "બસ" અને માઇક્રો-કોઇલ વચ્ચેની ઓપ્ટિકલ કપ્લીંગ સ્ટ્રેન્થને સુધારે છે. વિશાળ વેવગાઇડ ભાગ સાઇડવૉલના ઓપ્ટિકલ સ્કેટરિંગને ઘટાડીને માઇક્રોરિંગની પ્રકાશની ખોટ ઓછી થાય છે.

પેપરના પ્રથમ લેખક હેકિંગ હુઆંગે પણ કહ્યું: “અમે માત્ર 5 μm ત્રિજ્યા સાથે લઘુચિત્ર, ઉર્જા-બચત અને અત્યંત ઓછા નુકસાનવાળા દૃશ્યમાન પ્રકાશ તબક્કા મોડ્યુલેટર ડિઝાઇન કર્યા છે અને માત્ર π-તબક્કા મોડ્યુલેશન પાવર વપરાશ છે. 0.8 મેગાવોટ પરિચયિત કંપનવિસ્તાર વિવિધતા 10% કરતા ઓછી છે. શું દુર્લભ છે કે આ મોડ્યુલેટર દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમમાં સૌથી મુશ્કેલ વાદળી અને લીલા બેન્ડ માટે સમાન રીતે અસરકારક છે."

નાનફાંગ યુએ એ પણ ધ્યાન દોર્યું હતું કે તેઓ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદનોના એકીકરણના સ્તર સુધી પહોંચવાથી દૂર હોવા છતાં, તેમના કાર્યે નાટ્યાત્મક રીતે ફોટોનિક સ્વીચો અને ઇલેક્ટ્રોનિક સ્વીચો વચ્ચેનું અંતર ઓછું કર્યું છે. "જો અગાઉની મોડ્યુલેટર ટેક્નોલોજીએ ચોક્કસ ચિપ ફૂટપ્રિન્ટ અને પાવર બજેટને જોતાં માત્ર 100 વેવગાઇડ ફેઝ મોડ્યુલેટરના એકીકરણને મંજૂરી આપી હતી, તો હવે અમે વધુ જટિલ કાર્ય પ્રાપ્ત કરવા માટે સમાન ચિપ પર 10,000 ફેઝ શિફ્ટર્સને એકીકૃત કરી શકીએ છીએ."

ટૂંકમાં, કબજે કરેલી જગ્યા અને વોલ્ટેજનો વપરાશ ઘટાડવા માટે આ ડિઝાઇન પદ્ધતિ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર્સ પર લાગુ કરી શકાય છે. તેનો ઉપયોગ અન્ય સ્પેક્ટ્રલ રેન્જ અને અન્ય વિવિધ રેઝોનેટર ડિઝાઇનમાં પણ થઈ શકે છે. હાલમાં, સંશોધન ટીમ આવા માઇક્રોરિંગ્સ પર આધારિત ફેઝ શિફ્ટર એરેથી બનેલા દૃશ્યમાન સ્પેક્ટ્રમ LIDAR ને દર્શાવવા માટે સહકાર આપી રહી છે. ભવિષ્યમાં, તે ઉન્નત ઓપ્ટિકલ નોનલાઇનરીટી, નવા લેસરો અને નવા ક્વોન્ટમ ઓપ્ટિક્સ જેવી ઘણી એપ્લિકેશનો પર પણ લાગુ કરી શકાય છે.

લેખનો સ્ત્રોત:https://mp.weixin.qq.com/s/O6iHstkMBPQKDOV4CoukXA

ચીનની "સિલિકોન વેલી" - બેઇજિંગ ઝોંગગુઆનકુનમાં સ્થિત બેઇજિંગ રોફેઆ ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક્સ કંપની લિમિટેડ, દેશી અને વિદેશી સંશોધન સંસ્થાઓ, સંશોધન સંસ્થાઓ, યુનિવર્સિટીઓ અને એન્ટરપ્રાઈઝ વૈજ્ઞાનિક સંશોધન કર્મચારીઓને સેવા આપવા માટે સમર્પિત એક ઉચ્ચ તકનીકી સાહસ છે. અમારી કંપની મુખ્યત્વે સ્વતંત્ર સંશોધન અને વિકાસ, ડિઝાઇન, ઉત્પાદન, ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદનોના વેચાણમાં રોકાયેલ છે અને વૈજ્ઞાનિક સંશોધકો અને ઔદ્યોગિક એન્જિનિયરો માટે નવીન ઉકેલો અને વ્યાવસાયિક, વ્યક્તિગત સેવાઓ પ્રદાન કરે છે. વર્ષોની સ્વતંત્ર નવીનતા પછી, તેણે ફોટોઈલેક્ટ્રીક ઉત્પાદનોની સમૃદ્ધ અને સંપૂર્ણ શ્રેણીની રચના કરી છે, જેનો ઉપયોગ મ્યુનિસિપલ, લશ્કરી, પરિવહન, ઇલેક્ટ્રિક પાવર, ફાઇનાન્સ, શિક્ષણ, તબીબી અને અન્ય ઉદ્યોગોમાં વ્યાપકપણે થાય છે.

અમે તમારી સાથે સહકારની રાહ જોઈ રહ્યા છીએ!