Language
Country/Area
No result found
Тайна желобчатых волноводов: почему они могут удивительно увеличивать интенсивность света?
Поскольку технологии развиваются быстрыми темпами, темпы развития фотоники также ускоряются. Среди них щелевой волновод как новый тип оптической волноводной технологии быстро привлекает внимание ученых. В нем используется структура материалов с высоким показателем преломления и канавок с низким показателем преломления для достижения надежного ограничения и направления света, а также демонстрируется большой потенциал в различных областях применения.
Принцип работы
Принцип работы щелевых волноводов основан на разрыве электрического поля (Е-поля) на границах раздела с высоким показателем преломления. Согласно уравнениям Максвелла, для того чтобы обеспечить непрерывность регулярной составляющей электрического поля смещения на границе раздела сред, соответствующее поле E должно быть прерывистым на стороне с низким показателем преломления и иметь большую амплитуду.
Когда напряженность электрического поля материала с высоким показателем преломления значительно увеличивается в области канавки, интенсивность света в канавке достигает уровня, который невозможно достичь с помощью традиционных волноводов.
История изобретения
Рождение щелевых волноводов датируется 2003 годом, когда Вилсон Роса де Алмейда и Карлос Ангуло Барриос из Корнелльского университета случайно открыли это явление в ходе теоретических исследований высокосовместимых кремниевых фотонных волноводов. В 2004 году исследователи сообщили о первом щелевом волноводе, реализованном в системе материалов Si/SiO₂, и успешно продемонстрировали его экспериментально на рабочей длине волны 1,55 мкм.
Впоследствии было предложено и проверено множество волноводных структур, основанных на концепции щелевого волновода, что способствовало прогрессу фотоники.
Технология производства
Щелевые волноводы могут быть изготовлены с использованием различных методов микро-нанопроизводства, включая электронно-лучевую литографию, фотолитографию, химическое осаждение из газовой фазы (CVD), термическое окисление, реактивное ионное травление и другие. Эти традиционные методы позволили исследователям изготавливать щелевые волноводы с различными конфигурациями в различных системах материалов, таких как Si/SiO₂ и Si₃N₄/SiO₂.
Хотя технология производства щелевых волноводов все еще сталкивается с трудностями, они могут проводить свет в меньших масштабах, чем традиционные волноводы, что может открыть множество новых областей применения.
Перспективы применения
Наиболее важной особенностью щелевых волноводов является то, что они могут генерировать высокую амплитуду электрического поля и интенсивность света в материалах с низким показателем преломления, что позволяет им демонстрировать эффективный интерактивный потенциал в интегрированной фотонике, такой как оптическое переключение, оптическое усиление и обнаружение. . В дополнение к этим основным применениям щелевые волноводы могут значительно повысить чувствительность оптических сенсорных устройств, эффективность оптических зондов ближнего поля, и даже щелевые волноводные сепараторы, разработанные на терагерцовых частотах, могут обеспечить распространение с малыми потерями, что имеет широкий диапазон Приложения. Пространство приложений. Заключение
С развитием технологии щелевых волноводов она становится важной отраслью в области фотоники, открывающей бесчисленные возможности. Продолжающиеся эксперименты и исследования этой технологии учеными, будь то в разнообразных структурах на основе канавок или в приложениях в различных отраслях промышленности, привнесут больше инноваций и поставят новые задачи в проектирование будущих оптических устройств. Приведут ли будущие технологические достижения к эпохе повсеместного распространения фотоники?
