Tehnologia de scanare a fasciculului cu chip-uri nanofotonice
Un interface fotonică fără întreruperi între cip și lume permite progrese semnificative în domenii precum măsurarea optică, afișarea de imagini, comunicații, calcul și știința informației cuantice, conform nature.com. Soluția ideală facilitează scanarea bidimensională a unui fascicul limitat de difracție din orice punct al unui circuit integrat fotonic către un număr mare de puncte rezolvabile.
👉 Limitările tehnologiilor actuale de scanare a fasciculelor
Tehnologiile actuale de scanare a fasciculelor sunt limitate de un compromis fundamental: circuitele integrate fotonice cu optică difractivă oferă scalabilitate, dar prezintă o calitate slabă a modului, în timp ce scanerele micromecanice cu limitare inerțială oferă fascicule de înaltă calitate, dar nu permit integrarea scalabilă. În acest context, raportăm dezvoltarea unui ski-jump fotonic — un ghid de undă la scară nano, integrat monolitic pe un cantilever piezoelectric — pentru a depăși aceste limitări.
Cercul pasiv se curbează la ~90° în afara planului, având un footprint de mai puțin de 0.1 mm², emite un fascicul broadband limitat de difracție de submicrometru și prezintă rezonanțe mecanice de kilohertz cu factori de calitate de peste 10,000. Fabricat într-o unitate de producție complementar metal-oxid-semiconductor (CMOS), dispozitivul nostru permite scanarea bidimensională scalabilă a fasciculului.
👉 Performanțele și aplicabilitatea dispozitivului nanofotonic
Acționat la o tensiune de nivel CMOS, dispozitivul atinge o rată ajustată a punctelor de 68.6 mega puncte/s mm², depășind de peste 50 de ori oglinzile sistemelor micro-electro-mecanice de vârf, suficient pentru un milion de pixeli la 100 Hz dintr-un footprint de aproximativ 1.5 mm în diametru. Demonstrarea proiecției de imagini și video în culori complete, precum și inițializarea și citirea de fotoni unici din centrele de vacanță din siliciu în diamant, sunt incluse în realizările noastre.
În final, demonstrând uniformitate pe un array de 64 de ski-jump-uri, stabilim un drum către obținerea unei rezoluții superioare de un gigaspot la rate de kilohertz într-un footprint de sub 5 cm în diametru, creând astfel un canal optic fără fisuri între procesoarele fotonice integrate și lumea din spațiul liber.