哥大利用2D材料控制光相位 用于自动驾驶激光雷达

放大  缩小 日期:2020-04-09     来源:AI汽车网    作者:中国汽车材料网    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:  【中国汽车材料网】据外媒报道,随着信息处理和通信的需求不断增长,纳米光学操纵成为了一个关键的研究领域。能够在纳米尺度上控制和操纵光会实现大量的应用
  【中国汽车材料网】据外媒报道,随着信息处理和通信的需求不断增长,纳米光学操纵成为了一个关键的研究领域。能够在纳米尺度上控制和操纵光会实现大量的应用,包括数据通信、成像、测距、传感、光谱学、量子和神经电路等,如自动驾驶汽车的激光雷达以及速度更快的视频点播等。
哥大利用2D材料控制光相位 用于自动驾驶激光雷达
 
  如今,由于硅在电信波长上具备一定的透明度、具备电光和热光调制能力以及可与现有的半导体制造技术兼容,已经成为了首选的集成光子学平台。虽然,硅纳米光子在光学数据通信、相控阵列、激光雷达、量子和神经电路等方面取得了重大进展,不过,大规模将硅纳米光子集成至上述系统中还有两个主要障碍:对扩展光学宽带的需求不断扩大以及高电力消耗。
  
  现有的大部分硅相位调制器能够改变光学信号的相位,但是该过程带来的代价是很高的光学损耗(电光调制)或很高的电力消耗(热光调制)。不过,美国哥伦比亚大学团队表示,他们发现了一种新方式,可以利用2D材料(超薄、0.8纳米,或人类头发的十万分之一的材料)来控制光相位,而且不会改变其振幅,电力消耗也极低。
  
  研究人员表示,只要在无源硅波导上放置该超博材料,就能够像现有的硅相位调制器一样,大幅改变光的相位,而且光损耗和功耗要低得多。
 
哥大利用2D材料控制光相位 用于自动驾驶激光雷达
 
  众所周知,过渡金属双卤族化合物(TMD)等半导体2D材料的光学特性会随着其激子共振峰(吸收峰)附近的自由载流子注入(掺杂)而发生显著变化。不过,几乎没人知道在远离此类激子共振的电信波长处,掺杂自由载流子对TMD光学性质的影响,在此类激子共振处,材料是透明的,因此可以用于光子电路。
  
  哥伦比亚大学团队通过在低损耗氮化硅光腔上集成半导体单层,并在半导体单层掺杂了离子液体,以探测TMD的电光响应。他们观察到掺杂了离子液体后,相位变化较大,而在环形腔的传输响应中,光损耗的变化最小。他们发现,对于单层TMD而言,掺杂引起的相位变化是吸收引起的相位变化的约125倍,明显高于Si和Si上的III-V等常用的硅光子调制器材料,同时插入损耗可以忽略不计。
  
  研究人员正在继续探索和更好地理解强电折射效应的潜在物理机制。他们目前正利用低损耗和低功率相位调制器来取代传统的移相器,以在光学相控阵、神经和量子电路等大规模应用中减少电力消耗。(文中图片均来自哥伦比亚大学)
 
 
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