快速扩张的物联网和云计算(物联网),世界范围内的数据流量增长速度一个指数。因为光通信系统的关键部件是全球通信基础设施,他们面临重大障碍在解决即将到来的危机的能力。”
a介质扰动是位于“山峰”或“山谷”横向模式的高阶模式最大化模式重叠积分。b超材料的示意图TE₀TE₂构建块,利用fully-etched硅波导介质插槽。c - d、拓扑布局任意并且和奇数阶模式的运营商,分别。波导宽度直接由数学公式对于一个给定的模式。e-f, SEM照片的TE₀TE₅和TE₀TE₂₀模式运营商,分别。图片来源:金龙,志远道,李Xingfeng Yaotian赵,于他,郭Xuhan, Yikai苏
mode-division多路复用(MDM)技术应该使频谱效率的下一个重大的飞跃,根据光子研究社区。控制尽可能多的渠道空间模式可行在即将到来的时代正变得越来越重要。
传统的芯片上的模式修改方法,另一方面,常常使用mode-order集中设计策略,最终导致很长的开发时间和trial-and-test成本很高。
此外,功能原理或制造过程限制可能的数量订购模式。结果,他们是低效的,在许多方面从设计复杂设备的可伸缩性。
Yikai苏教授Xuhan郭教授和上海交通大学领导的一个研究小组,建立了一个通用设计框架,任意空间模式控制芯片上的基于超材料的概念构建块(BBs)近期发表的一项研究光科学与应用欧洲杯线上买球。
任意模式转换和模式交换可以用均匀良好的性能通过脚本BBs的拓扑安排指定的数学公式。
因此,他们的超材料论坛使实验首次记录到20高阶模式th。一个8-mode光子集成电路813 Gb / s的聚合数据吞吐量是作为演示实验的原理,展示了其巨大的潜力在大容量芯片上的数据传输。
这里描述的方法和技术能帮助发展的高效集成光子通信系统,以及其他领域的信息处理,如光学传感器和非线性和量子光子学。
全面蚀刻硅介质插槽在多模波导用于创建支持TE的超材料BB0te2模式转换和模式。
超材料波导可以有效地管理任意高阶制导模式没有任何进一步优化编程BBs的一系列平行排列与预定义的公式。
光束整形原理提供了一个简单的路由控制任意高阶模式,然而,它的巨大潜力之前一直受制于复杂的实现架构或其他传统的马赫-泽德干涉trail-and-test方法对于不同的模式。
Xuhan郭,教授,上海交通大学
团队的科学家补充道,“我们创新工程师介质插槽,可以作为功率分配器和移相器的同时,实现光束分裂的过程中,移相,和梁结合在一个超小型转换区域。所以超材料BBs放置的区域“山峰”或“山谷”位于横场的高阶模式最大化模式重叠模式。”
”通过简单的BBs拓扑安排使用预定义的数学公式,可以有效地生成任意高阶模式。我们相信了通用模式操作方法代表了关键的进展先进控制更多的物理尺寸的视觉载体”,进一步评价团队的科学家。
而且,他们还说,“更重要的是,所有必需的组件为相干通信集成平台上已经被证明是到目前为止包括连贯的发射器和接收器。BBs超材料可以有效地操作记录高阶模式在实践中,因此,它变得非常有前途的获得超高的基础MDM通信系统频谱效率。”
科学家们提出,“希望这部小说的概念构建块本身可以灵活地转移到其他波导平台(输入、氮化硅等)以及其他波长乐队(O乐队,中红外波段,等等)。此外,获得的基础我们的芯片上的任意空间模式操作可能提供更多功能metamaterial-assisted构件的设计灵感,可以打开迷人的复杂的光子功能以前无法进入的机会。”
期刊引用:
香,J,等。(2022)Metamaterial-enabled任意芯片上的空间模式操作。光:科学与应用欧洲杯线上买球程序。doi: 10.1038 / s41377 - 022 - 00859 - 9
来源:http://english.ciomp.cas.cn/