Dönüşüm optiği ilkesine dayanan yeni bir entegre fotonik cihazı başarıyla geliştirdi
Yakın zamanda, American Optical Society bünyesindeki en iyi optik dergilerinden biri olan Optica, Wuhan Ulusal Optoelektronik Araştırma Merkezi'nden Doçent Doktor Gao Dingshan ve Xiamen Üniversitesi'nden Profesör Chen Huanyang'ın araştırma grubundan "Dönüşüm optiklerine dayalı evrensel çok modlu dalga kılavuzu geçişi" adlı çevrimiçi bir makale yayınladı. Doktora öğrencimiz Li Shuyi ve Xiamen Üniversitesi yüksek lisans öğrencimiz Zhou Yangyang, makalenin sırasıyla birinci ve ikinci yazarları, Gao Dingshan ve Chen Huanyang ise makalenin ortak yazarları.
Çip üzerindeki optik iletişim kapasitesini sürekli olarak genişletmek, entegre optik araştırmasının önemli hedeflerinden biridir. Geleneksel dalga boyu bölmeli çoğullama teknolojisi yüksek bir maliyete sahiptir ve genellikle sadece uzun mesafeli optik fiber iletişim sistemlerinde kullanım için uygundur, ancak çipler gibi kısa mesafeli optik ara bağlantılarda hiçbir avantajı yoktur. Son yıllarda insanlar, düşük maliyetli, büyük kapasiteli yonga düzeyinde optik ara bağlantının gerçekleştirilmesine şafağı getiren bir optik dalga kılavuzu modu çoğullama teknolojisi geliştirdiler. Şu anda, entegre mod çoklama / çoğullama çözme cihazları, mod dönüştürme cihazları, vb. Giderek olgunlaşmaktadır, ancak büyük ölçekli mod çoğullamalı yönlendirme iletişimi için ana cihaz olan "çok modlu dalga kılavuzu çapraz konektörünün" üstesinden gelmek hala zordur. Mevcut çok modlu çapraz bağlayıcı sadece iki dalga kılavuzu modunu veya iki çapraz kanalı destekleyebilir ve uygulaması çok sınırlıdır.
İşbirlikçi araştırma ekibi, optik fiziğin genel amaçlı bir entegre çok modlu optik çapraz bağlayıcı tasarlamak için dönüştürme ilkesine dayanan yeni bir fikir ortaya koydu. Maxwell balıkgözü prizma yapısının benzersiz sapmasız görüntüleme özelliklerini kullanarak, çok modlu bir çapraz bağlantı oluşturmak için balık gözünün çevresi boyunca çoklu geçiş giriş ve çıkış dalga kılavuzları düzenlenir. Araştırmacılar ayrıca balıkgözü sınırının şeklini ve kırılma indisini esnek bir şekilde kontrol etmek için yeni bir "yapay sınır konformal dönüşüm" yöntemi geliştirdiler, bu da balıkgözü ile giriş / çıkış dalga kılavuzu arayüzü arasındaki kırılma indisini ve dalga cephesi uyumsuzluğunu mükemmel şekilde ortadan kaldırıyor. Teorik simülasyon sonuçları, cihazın aynı anda birden fazla dalga kılavuzu modunu destekleyebileceğini, iletim kaybının 0.25dB'den az olduğunu, çalışma bant genişliğinin 1300 ~ 1700nm'lik tüm optik iletişim bandını kapsadığını ve çapraz karışmanın -20dB'den az olduğunu göstermektedir. Araştırma ekibi, ticari izolatör üzerinde silikon (SOI) substratları üzerinde yüksek dereceli dönüşümlü balıkgözü çok modlu çapraz konektörler üretmek için gri ölçekli elektron ışınına maruz kalma teknolojisini kullandı. bu iyi. Bu araştırma sonucu, geleneksel tasarım yöntemlerinin sınırlamalarının üstesinden gelir ve ilk kez herhangi bir sayıda modu ve herhangi bir sayıda çapraz kanalı destekleyen evrensel bir çok modlu optik çapraz konektörü gerçekleştirerek çip üzerinde büyük ölçekli çok modlu çoklama iletişim sistemlerinin yapımının yolunu açar.
Şekil 1 Maxwell balıkgözü çok modlu çapraz bağlayıcı ve kırılma indisi dağılımı, optik dönüştürme ilkesine göre
Şekil 2 Balık gözü çok modlu çapraz konektörün her modunun optik iletim özellikleri
Şekil 3 Dönüştürülmüş balıkgözü çok modlu geçiş ile doğrudan çok modlu geçiş arasındaki aktarım özelliklerinin karşılaştırması
Şekil 4 Elektron ışını gri tonlamalı pozlama teknolojisi ile yapılan balıkgözü çok modlu dalga kılavuzu çapraz konektörü
Araştırma çalışması, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı ve Merkezi Üniversite Araştırma Fonu tarafından finanse edildi.Araştırma ve makale yazımı, Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden Profesör Dong Jianji ve Profesör Zhang Xinliang ve Güney Merkez Milliyetler Üniversitesi'nden Doçent Hou Jin, Profesör Yang Chunyong ve Chen Shaoping tarafından da desteklendi. Profesör ve Paris Sud Üniversitesi'nden Profesör Eric Cassan'ın katkı ve desteği.
Makale bağlantısı:
https://www.osapublishing.org/optica/abstract.cfm?uri=optica-5-12-1549
(Kaynak: Wuhan Optoelectronics Ulusal Araştırma Merkezi)
