средний инфракрасный свет, длина волны которого длиннее видимого света, но меньше микроволн, имеет много важных применений в области дистанционного зондирования и коммуникационных технологий. исследователи в Японии продемонстрировали успешную работу нескольких новых фотонных компонентов, которые могут эффективно направлять прохождение среднего инфракрасного света. исследование может привести к более быстрому интернету и чувствительным детекторам для важных молекул, таких как углекислый газ. команда представляет свои результаты на конференции и выставке волоконно-оптических коммуникаций (cc), проходившей 20-24 марта в Анахайме, Калифорния, США.

исследователи построили новые компоненты из материала германия (ge). как и кремний, который обычно используется в обычных ближних ИК-фотониках, германий представляет собой группу iv полупроводник, что означает, что он находится в той же колонке периодической таблицы и имеет аналогичные электрические свойства. германий обладает несколькими свойствами, которые делают его особенно подходящим для передачи и управления средним инфракрасным излучением, сказал jian kang, ph.d. кандидат в группе такаги-бракака на кафедре электротехники и информационных систем, университет Токио, Япония.

германий обладает высокой оптической прозрачностью в середине инфракрасного диапазона, поэтому средний инфракрасный свет может легко пройти через него. по сравнению с кремнием, германий обладает рядом других оптически интересных свойств. они включают более высокий показатель преломления, что означает, что свет проходит через него медленнее. германий также имеет большую нелинейность третьего порядка, оптический эффект, который можно использовать, например, для усиления или самофокусировки пучков света. он имеет более сильный эффект свободной несущей, что означает, что заряд, несущий электроны и дырки в материале, может помочь модулировать свет. германий также обладает более сильным термооптическим эффектом, чем кремний, что означает, что показатель преломления можно более легко контролировать с температурой.

«Эти свойства могут заставить устройства на основе Ge показать более высокую производительность или даже реализовать новые функции в середине инфракрасного диапазона», - сказал кан. Кроме того, недавний прогресс в области лазеров, изготовленных из материалов, основанных на напряжении и геле, делает германий многообещающим материалом для интеграции как светоизлучающих, так и легких рулевых компонентов на тот же фотонный чип, сказал кан.

Кан и его коллеги разработали и испытали несколько фундаментальных фотонных волноводных компонентов, изготовленных из германия, включая решетчатые ответвители, mmi-ответвители и микрокольцевые резонаторы. решетчатые соединители используются для эффективного соединения света из свободного пространства в волновод, и наоборот, mmi-ответвители используются в качестве маршрутизаторов или ответвителей для обработки светового сигнала в волноводе, а микрокольцевые резонаторы используются для фильтрации определенных длин волн света, проходящих через ,

самой большой проблемой, с которой столкнулась команда, было управление процессом изготовления устройства, включая полировку и травление германиевой пластины, сказал кан.

«В настоящее время производительность устройства Ge может быть не такой хорошей, как современные si-based, потому что исследование основанных на геонах фотонных компонентов для среднего инфракрасного излучения является совершенно новым, и остается много проблем в оптимизации процесс изготовления », - сказал он. «Тем не менее, мы считаем, что устройства на основе Ge имеют свои преимущества».

Привлекательные оптические свойства германия в средней инфракрасной области означают, что оптимизированный геодезический волновод может быть более компактным, чем аналогичное кремниевое устройство, что означает, что большее количество микросхем может вписаться в одно и то же пространство, отметил кан.

многие важные молекулы, такие как углекислый газ, поглощают и излучают свет в середине инфракрасного диапазона, когда они меняют колебательные состояния, поэтому в качестве основы для новых датчиков могут служить фотономы средней инфракрасной области спектра. мониторинг и обнаружение выбросов углекислого газа, скрытых взрывчатых веществ и состояния здоровья, таких как заболевания печени и рак, возможны с помощью датчиков на основе гелей, сказал кан.

основанные на геометрии фотонные микросхемы также могут увеличить пропускную способность волоконно-оптической связи. «В общем смысле, это может сделать Интернет намного быстрее», - сказал кан.

на данный момент кан и его коллеги работают над совершенствованием своих методов изготовления. впоследствии они планируют построить больше устройств, таких как оптические переключатели, и интегрировать лазерные и гелевые волноводные устройства на один и тот же чип.

Дальнейшее исследование: imec демонстрирует электрогидравлический модулятор 50 gz ge волновода

Дополнительная информация: презентация: «дизайн и характеристика ге-пассивных волноводных компонентов на гео-изоляторе для средней инфракрасной фотоники», by jian kang, xiao yu, mitsuru takeaka и shinichi takagi.

предоставлено: оптическим обществом Америки

Источник: Phys

Для получения более подробной информации, пожалуйста, посетите наш веб-сайт: http://www.semiconductorwafers.net ,

отправьте нам письмо по адресу angel.ye@powerwaywafer.com или powerwaymaterial@gmail.com ,