Modulator Kisi MEMS yang Revolusioner Meningkatkan Efisiensi &Skalabilitas Optik untuk Komunikasi
Institut Penelitian Informasi Dirgantara, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Beijing, Tiongkok
Diagram skema modulator kisi MEMS yang diusulkan. (Gambar:Sistem Mikro &Rekayasa Nano)
Modulator kisi sistem Mikroelektromekanis (MEMS) baru telah dikembangkan, menawarkan kemajuan signifikan dalam efisiensi optik dan skalabilitas untuk sistem komunikasi. Dengan mengintegrasikan kisi sinusoidal yang dapat disetel dengan pita kontinu berbatas lebar, bukaan skala besar sebesar 30 × 30 mm dapat dicapai dan mendukung modulasi kecepatan tinggi hingga 250 kHz.
Perangkat ini mencapai efisiensi optik 90 persen dan kontras modulasi dinamis lebih dari 95 persen menjadikannya ideal untuk komunikasi optik ruang bebas dan penginderaan jauh. Sifat dispersif perangkat ini membuatnya menarik dalam aplikasi penginderaan panjang gelombang termasuk spektrometer dan sistem pencitraan hiperspektral. Inovasi ini menjawab tantangan penting dalam ukuran aperture, efisiensi, dan kecepatan modulasi, sehingga menjanjikan peningkatan jaringan komunikasi berkecepatan tinggi dan hemat energi.
Modulator optik MEMS sangat penting dalam teknologi generasi mendatang seperti komunikasi optik ruang bebas dan LiDAR, namun desain yang ada kesulitan dalam menyeimbangkan ukuran aperture, efisiensi, dan kecepatan. Modulator berbasis cermin mikro tradisional sering kali beroperasi pada frekuensi rendah, sedangkan modulator kisi menghadapi deformasi tekukan dan efisiensi optik yang kurang optimal.
Lubang besar yang diperlukan untuk sistem berdaya tinggi telah terhalang oleh kendala mekanis. Berdasarkan tantangan ini, terdapat kebutuhan mendesak akan modulator yang skalabel dan berefisiensi tinggi untuk mendukung evolusi sistem komunikasi optik.
Diterbitkan di Mikrosistem &Rekayasa Nano , peneliti dari Northwestern Polytechnical University memperkenalkan modulator kisi MEMS inovatif yang menampilkan kisi sinusoidal yang dapat disetel. Perangkat ini mencapai aperture besar 30 × 30 mm, efisiensi optik 90 persen yang luar biasa, dan waktu respons ultracepat mendekati 1,1 μs. Perangkat ini dirancang untuk mendukung modulasi berkecepatan tinggi pada rentang panjang gelombang yang luas (635 – 1700 nm), menawarkan solusi menjanjikan terhadap tantangan dalam sistem optik berkecepatan tinggi dan hemat energi.
Inovasi utama modulator terletak pada pita kontinu berbatas lebar, yang mencegah deformasi tekukan dan memungkinkan perluasan bukaan terukur tanpa mengorbankan frekuensi resonansi sekitar 460,0 kHz. Desain kisi sinusoidal memaksimalkan faktor pengisian (96,6 persen) dan efisiensi difraksi, mencapai rasio pemadaman 20 dB dan kontras modulasi 98 persen @100kHz. Susunan lubang tembus pada permukaan kisi mengoptimalkan redaman udara, menghasilkan respons teredam kritis tanpa sisa osilasi. Hasil eksperimen menunjukkan modulasi penuh dengan rasio kontras di atas 95 persen @ 250 kHz, kinerja efektif di seluruh spektrum tampak dan inframerah dekat (bidang pandang ±30°), dan fabrikasi yang andal menggunakan proses SOI dua topeng. Inovasi ini mengatasi trade-off tradisional antara ukuran aperture, efisiensi, dan kecepatan, sehingga menetapkan tolok ukur baru untuk modulator optik MEMS.
Penulis Koresponden Dr. Yongqian Li menyoroti potensi perangkat ini:"Dengan menggabungkan desain aperture yang dapat diskalakan dan efisiensi optik yang tak tertandingi, modulator ini membuka kemungkinan baru untuk aplikasi berdaya tinggi dan berkecepatan tinggi, mulai dari LiDAR hingga jaringan komunikasi generasi berikutnya. Penghapusan cermin mikro mengurangi kompleksitas dan biaya, menjadikan teknologi ini dapat diskalakan untuk diadopsi secara luas.”
Bukaan besar dan efisiensi modulator yang tinggi menjadikannya ideal untuk komunikasi optik ruang bebas, memastikan integritas sinyal jarak jauh. Waktu responsnya yang cepat sangat cocok untuk aplikasi LiDAR dan optik adaptif, sementara kemandirian polarisasi menambah keserbagunaan. Versi masa depan dapat memungkinkan pembentukan sinar multisaluran atau integrasi dengan sistem komunikasi kuantum. Inovasi ini mempercepat pengembangan jaringan bandwidth tinggi dan hemat energi, yang dapat diterapkan secara luas di bidang kedirgantaraan dan telekomunikasi.
Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Yuan Wang di Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya..
