팀은 전기를 통합하는 방법을 개발합니다

2023년 8월 23일

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작성자: Light Publishing Center, 창춘 광학 연구소, 정밀 역학 및 물리학, CAS

전기광학 변조기(EOM)는 외부 전기 신호를 통해 빛의 진폭, 위상 및 편광을 제어하는 ​​광통신 네트워크의 기본 요소입니다. 초소형 및 고성능 EOM을 실현하기 위해 현재 대부분의 연구는 반도체 기술과 최첨단 조정 가능 재료를 결합한 온칩 장치를 대상으로 합니다. 그럼에도 불구하고, 독립적인 온칩 요소인 통합 EOM은 일반적으로 광원과 분리됩니다.

따라서 광원의 빛을 온칩 장치의 도파관에 연결하는 추가 인터페이스가 필수적입니다. 에지 결합 및 격자 결합을 포함한 최첨단 결합 방식이 사용되었지만 여전히 제한된 통합 밀도와 협대역 작동으로 인해 어려움을 겪고 있습니다.

더욱이 두 결합 방식 모두 초정밀 정렬과 복잡한 캡슐화가 필요하므로 온칩 장치를 고객에게 비싸게 만듭니다. 따라서 결합 복잡성을 피하고 결합 손실을 더욱 줄이는 EOM 장치가 필요합니다.

Light: Science & Application에 발표된 새로운 논문에서 과학자 팀은 단일 모드 광섬유 점퍼 측면에 EOM 장치를 직접 통합하고 광섬유의 표준 인터페이스를 사용하여 EOM 장치를 광원과 연결하는 방법론을 개발했습니다.

Min Qiu 교수는 "우리의 이전 연구에서 개발된 표준 나노제조 방법론을 수용하여 EOM 블록은 단일 모드 광섬유의 팁에 직접 통합될 수 있으므로 메타섬유 EOM은 본질적으로 결합 처리를 피합니다"라고 말했습니다.

이러한 플라즈몬 메타섬유 EOM은 잘 정의된 플라즈몬-유기 하이브리드 구성을 특징으로 합니다. 초박형 및 고품질 플라즈몬 메타표면, 나노제조 친화적이고 고효율 EO 폴리머를 활용하여 통과된 빛의 스펙트럼 진폭과 품질 계수를 잘 제어하여 EO 변조에 대한 공명 감도를 향상시킵니다.

"더 흥미롭게도, 플라즈몬 모드, 공진 도파관 모드 및 Fabry-Perot 모드를 합리적으로 설계함으로써 통신 O 대역 및 S 대역에서 조정 가능한 이중 대역 작동을 달성할 수 있습니다"라고 공동 저자인 Lei Zhang과 Xinyu Sun은 덧붙였습니다. .

메타섬유 EOM은 직접/교류 전기 신호에 의해 추가로 구동되었습니다. 메타파이버 EOM의 변조 속도는 ±9V의 바이어스 전압으로 최대 1000MHz에 도달할 수 있으며, 이는 집중 파이버 통합 EOM에 대한 최고의 성능입니다.

"이러한 메타파이버 EOM은 능동 모드 잠금 광섬유 레이저 및 조정 가능한 광대역 광섬유 편광기와 같이 컴팩트한 구성, 고도로 통합된 기능 및 낮은 결합 손실이 요구되는 응용 분야를 위한 초소형 및 고성능 EO 장치 설계에 대한 새로운 관점을 제공합니다. 또한 이번 연구는 통신, 이미징, 감지 등을 위한 EO 장치와 초소형 '올인파이버' 광학 시스템의 '플러그 앤 플레이' 구현을 위한 길을 제공합니다"라고 Wang Jiyong 교수는 덧붙였습니다.

추가 정보: Lei Zhang 외, Plasmonic 메타섬유 전기광학 변조기, Light: Science & Application (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01255-7

저널 정보:빛: 과학 및 응용