Pembagi panjang gelombang kristal fotonik yang sangat ringkas dan dapat diproduksi secara massal Realisasi pembagi panjang gelombang yang sangat ringkas dan dapat diproduksi secara massal.

2017-01-19 2022-09-22 miyahara

Penelitian

2017-01-19

Demultiplexer panjang gelombang kristal fotonik yang sangat ringkas dan dapat diproduksi secara massal.

Realisasi demultiplexer panjang gelombang yang sangat ringkas dan dapat diproduksi secara massal.

Kita dapat berkomunikasi dengan siapa saja, di mana saja di dunia. Teknologi komunikasi WDM (wavelength division multiplexing) mendukung dunia komunikasi ini. Dalam penelitian ini, kami telah berhasil membuat multiplekser pembagian panjang gelombang untuk digunakan dalam komunikasi WDM dalam bentuk yang sangat ringkas dan dapat diproduksi secara massal.

Komunikasi WDM adalah teknologi yang meningkatkan volume transmisi dengan mengintegrasikan banyak sinyal terpisah yang perlu ditransmisikan (atau diterima) ke dalam satu jalur transmisi [Gbr. 1(a)]. Dengan memanfaatkan fitur ini, secara konvensional telah digunakan untuk komunikasi jarak jauh, seperti komunikasi antarbenua, di mana sejumlah besar informasi harus ditransmisikan sekaligus. Jika kita melihat sekeliling benda yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari, kita dapat melihat bahwa banyak di antaranya memiliki fungsi komunikasi. Hingga saat ini, kesempatan untuk mengirimkan informasi dalam jumlah besar terbatas pada komunikasi jarak jauh, tetapi mengingat volume komunikasi yang terus meningkat, sangat diharapkan untuk dapat mengirimkan informasi dalam jumlah besar antara server dan intranet, dan bahkan antara chip dalam satu komputer pribadi.

Kami sudah lama tertarik pada fotonik silikon, suatu bidang penelitian di mana elemen berbasis silikon digunakan untuk merealisasikan komunikasi optik. Silikon adalah bahan yang sama dengan elemen elektronik yang digunakan dalam chip komputer pribadi, dll., sehingga bisa dikatakan memiliki afinitas yang tinggi apabila dipertimbangkan untuk digunakan dalam chip yang sama. Silikon juga memiliki keunggulan dalam memerangkap cahaya lebih kuat daripada bahan lainnya, sehingga ketika membuat elemen untuk komunikasi optik, dimungkinkan untuk membuat elemen yang lebih kecil daripada elemen yang dibuat dari bahan lainnya. Dalam fotonik silikon, kami telah membuat struktur yang disebut kristal fotonik. Kristal fotonik memiliki struktur dengan lubang-lubang periodik pada lapisan tipis silikon, seperti yang ditunjukkan pada Gbr. 1(b). Dengan membuka atau tidak membuka lubang pada struktur periodik ini, berbagai fungsi dapat disediakan.

Gbr. 1 (a) Diagram konseptual komunikasi WDM, di mana sinyal 1-5 digabungkan dan ditransmisikan oleh multiplexer panjang gelombang (MUX) dan kemudian dipecah oleh demultiplexer panjang gelombang (DeMUX). (b) Pemindaian mikrograf elektron dari pembagi panjang gelombang yang dibuat. (c) Diagram konseptual yang menunjukkan prinsip pengoperasian pembagi panjang gelombang. (d) Atas: hasil modulasi sinyal yang sesuai dengan menerapkan panas. (d) Bawah: spektrum transmisi dari pembagi panjang gelombang. (d) Tengah: pola mata dari input sinyal 2,5 Gbps. Inset menunjukkan referensi.

Dalam penelitian ini, kami membuat demultiplexer panjang gelombang untuk komunikasi WDM menggunakan kristal fotonik. Demultiplexer panjang gelombang adalah perangkat yang membagi sinyal terintegrasi kembali ke kondisi semula dalam komunikasi WDM. Mikrograf elektron pemindaian dari elemen fabrikasi ditunjukkan pada Gbr. 1(b) dan prinsip operasi pembagi panjang gelombang ditunjukkan pada Gbr. 1(c). Sinyal terintegrasi dimasukkan dari sisi kiri Gbr. 1(c) melalui pandu gelombang kawat tipis silikon (Si) dan setiap sinyal dibagi ke arah kanan atas. Pada titik ini, sinyal melewati struktur yang disebut resonator pengubah lebar, yang ditunjukkan pada tampilan yang diperbesar di kiri atas Gbr. 1(c), dan kemudian dibagi. Dengan menggunakan resonator pengubah lebar, hanya sinyal tertentu yang dapat dilewatkan. Kami memilih jenis pengubah lebar di antara banyak struktur resonator karena penelitian kami sebelumnya telah menunjukkan bahwa ini kompatibel dengan metode fabrikasi kami, fotolitografi. Bagian bawah Gbr. 1(d) menunjukkan spektrum transmisi dari demodulator panjang gelombang fabrikasi; terlihat bahwa delapan sinyal dapat didemodulasi. Bagian atas Gbr. 1(d) menunjukkan bagaimana pembagi panjang gelombang dapat disesuaikan untuk mengakomodasi sinyal yang berbeda dengan menerapkan panas. Sebagai contoh, dengan memberikan panas 0-30 mW pada sinyal hijau, maka dapat disesuaikan untuk mengakomodasi sinyal antara 1568 dan 1570 nm. Pola mata untuk sinyal merah dengan input sinyal 2,5 Gbps ditunjukkan di bagian tengah Gbr. 1(d). Seperti yang dapat dilihat dengan membandingkannya dengan pola mata referensi yang ditunjukkan di sudut kiri atas, sinyal 2,5 Gbps dapat ditransmisikan tanpa masalah sama sekali.

Demultiplexer panjang gelombang kami yang menggunakan kristal fotonik memiliki keuntungan bahwa area perangkat dapat dikurangi hingga 1/200.000 dari demultiplexer panjang gelombang konvensional yang terbuat dari kaca. Selain itu, metode fabrikasi yang kami gunakan, yang disebut fotolitografi, memiliki keunggulan dalam produksi massal dibandingkan dengan litografi berkas elektron, yang telah digunakan untuk membuat struktur kristal fotonik di masa lalu.

Penelitian ini didasarkan pada.Optics Express Vol. 25, Edisi 2Informasi ini dipublikasikan di.

Sebagian dari penelitian ini didanai oleh Strategic Information and Communications R&D Promotion Programme (SCOPE).

Kategori: 研究トピックス

Pembagi panjang gelombang kristal fotonik yang sangat ringkas dan dapat diproduksi secara massal Realisasi pembagi panjang gelombang yang sangat ringkas dan dapat diproduksi secara massal.

Penelitian

ICNN 2017 Tomohiro Tetsumoto

Pembangkitan cahaya biru oleh harmonik ketiga menggunakan resonator optik mikro yang dikontrol dispersi.