麻省理工在芯片上設(shè)計(jì)了一種雙色向光學(xué)濾波器
麻省理工學(xué)院的研究人員在芯片上設(shè)計(jì)了一個(gè)光學(xué)濾波器,可以同時(shí)處理來(lái)自極寬光譜范圍的光信號(hào),這是以前從未使用過(guò)的集成光學(xué)系統(tǒng),可以利用光來(lái)處理數(shù)據(jù)。該技術(shù)可以為設(shè)計(jì)光通信和傳感器系統(tǒng)提供更高的精度和靈活性,通過(guò)超快技術(shù)和其他應(yīng)用研究光子和其他粒子。 用光學(xué)濾波器將一個(gè)光源分成兩個(gè)獨(dú)立的輸出:一個(gè)是反射不需要的波長(zhǎng) - 或者顏色 – 而另一個(gè)則傳輸所需的波長(zhǎng)。例如,需要紅外輻射的儀器將使用光學(xué)濾波器去除任何可見(jiàn)光,并獲得更清晰的紅外信號(hào)。 然而,現(xiàn)有的光學(xué)濾波器有折衷和缺點(diǎn)。離散(片外)“寬帶”濾波器,稱為雙向色濾光器,處理光譜的寬部分但體積很大,可能很昂貴,并且需要許多層光學(xué)涂層來(lái)反射某些波長(zhǎng)。集成濾波器可以以很低成本大量生產(chǎn),但是它們通常覆蓋非常窄的頻譜帶,因此必須將許多濾波器組合以有效地和選擇性地濾除光譜的較大部分。 麻省理工學(xué)院電子研究實(shí)驗(yàn)室的研究人員設(shè)計(jì)了第一個(gè)片上濾波器,它基本上可以與龐大濾波器的寬帶覆蓋范圍和精度性能相匹配,但可以利用傳統(tǒng)的硅片制造方法制造。 ![]() 麻省理工學(xué)院的研究人員在芯片上設(shè)計(jì)了一個(gè)光學(xué)濾波器,可以同時(shí)處理來(lái)自極寬光譜范圍的光信號(hào),這是一種從未使用過(guò)的光學(xué)系統(tǒng),它可以利用光來(lái)處理數(shù)據(jù)。(圖片來(lái)源:E. Salih Magden) “這種新型濾波器在其帶寬范圍內(nèi)采用極寬的波長(zhǎng)范圍作為輸入,并有效地將其分成兩個(gè)輸出信號(hào),無(wú)論輸入的確切寬度或波長(zhǎng)如何。這種能力在集成光學(xué)領(lǐng)域之前并不存在!甭槭±砉W(xué)院電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系(EECS)前博士生Emir Salih Magden說(shuō)道,他是今天在Nature Communications上發(fā)表描述該光學(xué)濾波器的論文的第一作者(“Transmissive silicon photonic dichroic filters with spectrally selective waveguides”)。 跟現(xiàn)任土耳其科克大學(xué)電氣工程助理教授的Magden一起的該論文的合作者還有:哈佛大學(xué)的一名研究生Nanxi Li; 還有來(lái)自麻省理工學(xué)院的研究生Manan Raval; 前研究生Christopher V. Poulton; 前博士后Alfonso Ruocco; 博士后助理Neetesh Singh; 前研究科學(xué)家Diedrik Vermeulen; EECS和物理系的Elihu Thomson教授Erich Ippen; EECS教授Leslie Kolodziejski; 和EECS的副教授Michael Watts。 指示光的流動(dòng) 麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)了一種新穎的芯片結(jié)構(gòu),以多種方式模擬雙向色濾光片。他們創(chuàng)建了兩個(gè)尺寸精確的和對(duì)齊的(納米級(jí))硅波導(dǎo)截面,將不同波長(zhǎng)的信號(hào)誘導(dǎo)到不同的輸出。 波導(dǎo)具有矩形橫截面,通常由高折射率材料的“芯”構(gòu)成 - 意味著光緩慢穿過(guò)它 - 被較低折射率的材料包圍著。當(dāng)光遇到較高和較低折射率的材料時(shí),它往往會(huì)向較高折射率的材料反彈。因此,在波導(dǎo)中,光被捕獲并沿著芯傳輸。 |