Đề xuất, thiết kế cấu trúc cộng hưởng Fano và ứng dụng

Bộ vi cộng hưởng MRR (microring resonator) được xem là thiết bị quang đa năng và được ứng dụng rất rộn rãi trong lĩnh vực thông tin quang vì chúng có kích thước nhỏ. Rất nhiều thiết bị chức năng như bộ điều chế, giải điều chế, tách/ghép kênh, logic quang và lọc quang đã được thiết kế và chế tạo dựa vào MRR. Cấu trúc vi cộng hưởng được phân tích dựa theo lý thuyết của Yariv. Ví dụ về việc ứng dụng cấu trúc MRR làm cảm biến quang được thể hiện ở hình dưới. Cấu trúc có ưu điểm là kích thước nhỏ, độ nhạy cao. Khi xuất hiện chất cần đo (làm vỏ của ống dẫn sóng), chỉ số chiết suất hiệu dụng của mode trong ống dẫn sóng thay đổi làm cho bước sóng cộng hưởng của MRR bị dịch. Bằng cách đo độ dịch của bước sóng cộng hưởng, ta có thể xác định được chất cần đo.

Trên cơ sở các cấu trúc cơ bản vi cộng hưởng, bộ giao thoa đa mode và bộ ghép có hướng hoạt động trong miền phi tuyến, đề tài đã nghiên cứu, đề xuất được một số cấu trúc vi mạch quang tử tích hợp mới để thực hiện các mạch chức năng như cấu trúc tạo cộng hưởng Fano, CRIT, CRIA và EIT. Các cấu trúc trên được thiết kế, đánh giá và mô phỏng số sử dụng FDTD, FDM và BPM. Đồng thời trên cơ sở tạo ra cộng hưởng Fano, bộ di pha toàn quang, cấu trúc tạo vận tốc nhóm dương và âm, đề tài đã nghiên cứu thiết kế cấu trúc chuyển mạch toàn quang và bộ làm nhanh làm chậm ánh sáng (fast and slow light).

Đề tài sử dụng phương pháp tổng hợp, phân tích tài liệu; sử dụng mô hình toán học dựa vào phương pháp ma trận truyền dẫn để thiết kế, phân tích hoạt động của thiết bị, sau đó phương pháp mô phỏng số như BPM, FDTD và FDM được sử dụng để thiết kế tối ưu, kiểm tra, đánh giá hoạt động của thiết bị.

Cơ quan chủ trì Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia phối hợp cùng Chủ nhiệm đề tài PGS.TS. Lê Trung Thành thực hiện nghiên cứu với mục tiêu chính của đề tài “Đề xuất, thiết kế cấu trúc cộng hưởng Fano và ứng dụng” là đề xuất và thiết kế cấu trúc cộng hưởng Fano mới với kích thước nhỏ, có thể chế tạo trên cùng một chip quang và có thể tạo ra nhiều đỉnh cộng hưởng. Đồng thời đề tài nghiên cứu về hiệu ứng phi tuyến ứng dụng trong chuyển mạch toàn quang. Cấu trúc cộng hưởng Fano có nhiều ứng dụng như ứng dụng trong xử lý tín hiệu quang, chuyển mạch quang, tạo mạch lưỡng ổn quang, làm nhanh và chậm ánh sáng, tạo hiệu ứng EIT, CRIT và CRIA.

Một số kết quả nghiên cứu đã đạt được của đề tài, cụ thể như sau:

- Thiết kế bộ chuyển mạch toàn quang sử dụng bộ di pha toàn quang.

- Thiết kế cấu trúc tạo cộng hưởng Fano sử dụng bộ ghép giao thoa đa mode kết hợp với cấu trúc vi cộng hưởng

- Thiết kế cấu trúc vi cộng hưởng sử dụng bộ ghép 3 cổng vào, 3 cổng ra (3x3)

- Thiết kế bộ làm nhanh, chậm ánh sáng sử dụng đặc tính cấu trúc vi cộng hưởng có trễ nhóm dương hoặc âm.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 14142/2017) tại Cục Thông tin KHCNQG

N.T.T (NASATI)