Name: characterization of sin integrated optical phased arrays on a wafer-scale test station
Uploaded: 2020-04-01T13:00:00
Duration: 5 min 57 s
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इस काम को डेमो3एस परियोजना के माध्यम से फ्रांसीसी दिशा गेनेराले डेस एंट्रेप्स (DGE) द्वारा वित्त पोषित किया गया था।

<ol>
	<li>Heck, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+integrated+optical+phased+arrays:+Photonic+integrated+circuits+for+optical+beam+shaping+and+beam+steering.">Highly integrated optical phased arrays: Photonic integrated circuits for optical beam shaping and beam steering.</a> Nanophotonics. 6 (1), 93-107 (2017).</li><li>Vasey, F., Reinhart, F. K., Houdr&#233;, R., Stauffer, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+optical+beam+steering+with+an+AlGaAs+integrated+phased+array.">Spatial optical beam steering with an AlGaAs integrated phased array.</a> Applied Optics. 32 (18), 3220-3232 (1993).</li><li>Van Acoleyen, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Off-chip+beam+steering+with+a+one-dimensional+optical+phased+array+on+silicon-on-insulator.">Off-chip beam steering with a one-dimensional optical phased array on silicon-on-insulator.</a> Optics Letters. 34 (9), 1477-1479 (2009).</li><li>Guo, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two+dimensional+optical+beam+steering+with+InP-based+photonic+integrated+circuits.">Two dimensional optical beam steering with InP-based photonic integrated circuits.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 19 (4), 6100212 (2013).</li><li>Jalali, B., Fathpour, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon+photonics.">Silicon photonics.</a> Journal of Lightwave Technology. 24 (12), 4600-4615 (2006).</li><li>Hulme, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+integrated+hybrid+silicon+two+dimensional+beam+scanner.">Fully integrated hybrid silicon two dimensional beam scanner.</a> Optics Express. 23 (5), 5861-5874 (2015).</li><li>Chung, S., Abediasl, H., Hashemi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+monolithically+integrated+large-scale+optical+phased+array+in+silicon-on-insulator+CMOS.">A monolithically integrated large-scale optical phased array in silicon-on-insulator CMOS.</a> IEEE Journal of Solid-State Circuits. 53 (1), 275-296 (2018).</li><li>Poulton, C. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+silicon+nitride+nanophotonic+phased+arrays+at+infrared+and+visible+wavelengths.">Large-scale silicon nitride nanophotonic phased arrays at infrared and visible wavelengths.</a> Optics Letters. 42 (1), 21-24 (2017).</li><li>Poulton, C. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+solid-state+LIDAR+with+silicon+photonic+optical+phased+arrays.">Coherent solid-state LIDAR with silicon photonic optical phased arrays.</a> Optics Letters. 42 (20), 4091-4094 (2017).</li><li>Martin, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+integrated+circuit+based+FMCW+coherent+LiDAR.">Photonic integrated circuit based FMCW coherent LiDAR.</a> Journal of Lightwave Technology. 36 (19), 4640-4645 (2018).</li><li>Subramanian, A. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-Loss+Single+mode+PECVD+Silicon+Nitride+Photonic+Wire+Waveguides+for+532-900+nm+Wavelength+Window+Fabricated+Within+a+CMOS+Pilot+Line.">Low-Loss Single mode PECVD Silicon Nitride Photonic Wire Waveguides for 532-900 nm Wavelength Window Fabricated Within a CMOS Pilot Line.</a> IEEE Photonics Journal. 5 (6), 2202809 (2013).</li><li>Baets, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon+Photonics:+silicon+nitride+versus+silicon-on-insulator.">Silicon Photonics: silicon nitride versus silicon-on-insulator.</a> Optical Fiber Communication Conference, OSA Technical Digest (online) (Optical Society of America). , (2016).</li><li>Sabouri, S., Jamshidi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+Considerations+of+Silicon+Nitride+Optical+Phased+Array+for+Visible+Light+Communications.">Design Considerations of Silicon Nitride Optical Phased Array for Visible Light Communications.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 24 (6), (2018).</li><li>Zadka, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-chip+platform+for+a+phased+array+with+minimal+beam+divergence+and+wide+field-of-view.">On-chip platform for a phased array with minimal beam divergence and wide field-of-view.</a> Optics Express. 26 (3), 2528-2534 (2018).</li><li>Tyler, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SiN+Integrated+Photonics+for+near-infrared+LIDAR.">SiN Integrated Photonics for near-infrared LIDAR.</a> 2018 IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ). , 63-66 (2018).</li><li>Tyler, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SiN+integrated+optical+phased+arrays+for+2-dimensional+beam+steering+at+a+single+near-infrared+wavelength.">SiN integrated optical phased arrays for 2-dimensional beam steering at a single near-infrared wavelength.</a> Optics Express. 27 (4), 5851-5858 (2019).</li></ol>

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

हमने एक एकीकृत ओपीए की विशेषता के लिए एक विधि प्रस्तुत की है। विधि का मुख्य लाभ आसानी से एक वेफर भर में कई मर जाता है जांच करने की क्षमता है, निर्माण विविधताओं के लिए देखने के लिए और उच्च प्रदर्शन उपकरणों की पहचान करने के लिए । यह चित्रा 8बीमें देखा जा सकता है । वेफर स्कैन से, यह स्पष्ट हो जाता है कि वेफर का निचला आधा कम बीम विचलन के साथ उपकरणों को प्रदर्शित करता है। यह उस क्षेत्र में एक उच्च तरंग गुणवत्ता द्वारा समझाया जा सकता है, जो यादृच्छिक चरण बदलाव को कम कर देता है और इसलिए बीम विचलन।
दूर क्षेत्र उत्पादन छवि के लिए एक बड़े क्षेत्र सीसीडी सेंसर का उपयोग एकीकृत सर्किट के मुक्त अंतरिक्ष उत्पादन छवि के लिए एक सुविधाजनक तरीका है, क्योंकि यह आसानी से अक्सर इस्तेमाल किया, bulkier, Fourier-इमेजिंग सिस्टम6की तुलना में अपने कॉम्पैक्ट आकार के कारण सबसे लक्षण वर्णन सेट अप करने के लिए जोड़ा जा सकता है ।
बीम कोण और विचलन माप की उच्च सटीकता की गारंटी देने के लिए, कैमरे के दौरान विशेष देखभाल की जानी चाहिए - OPA संरेखण। इसके अलावा, ओपीए प्रतिक्रिया अंशांकन के दौरान चरण और ध्रुवीकरण अस्थिरता के प्रति संवेदनशील है । इसलिए, क्षोभ के सभी स्रोतों को नियंत्रित किया जाना चाहिए- इंजेक्शन फाइबर, लेजर तापमान, आने वाले प्रकाश ध्रुवीकरण आदि का आंदोलन/कंपन।
सारांश में, एकीकृत OPAs की विशेषता के लिए एक विधि प्रस्तुत किया गया था। कैसे कुछ प्रकाश के लिए पर विवरण, कैसे सर्किट में चरण shifters को नियंत्रित करने के लिए और कैसे निकट और दूर क्षेत्र में उत्पादन छवि के लिए दिया गया । कई ओपीए सर्किट के आउटपुट बीम की विशिष्ट छवियां दिखाई गईं, जिनमें निकट अवरक्त में एक तरंगदैर्ध्य में दो आयामों में बीम स्टीयरिंग के परिणाम शामिल थे। इसके अलावा, हम बीम विचलन के मामले में एक वेफर भर में एक ही डिजाइन के साथ कई उपकरणों को मापने के परिणाम दिखाते हैं। वेफर पर स्थिति के संबंध में एक प्रदर्शन प्रवृत्ति पाई गई, उच्च गुणवत्ता वाले निर्माण गुणों वाले क्षेत्रों की पहचान की गई।

ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणी (OPAs) ऑप्टिकल बीम को गैर-यांत्रिक रूप से आकार देने और चलाने की उनकी क्षमता के कारण लाभप्रद हैं - यह प्रकाश का पता लगाने और लेकर (LIDAR), मुक्त अंतरिक्ष संचार और होलोग्राफिक प्रदर्शित करता है जैसे तकनीकी अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में उपयोगी है1। फोटोनिक सर्किट में OPAs का एकीकरण विशेष रुचि का है, क्योंकि यह एक छोटे से भौतिक पदचिह्न के साथ उनके निर्माण के लिए एक कम लागत समाधान प्रदान करता है। इंप, अल्गास और सिलिकॉन2,,3,,4सहित कई विभिन्न सामग्री प्रणालियों का उपयोग करके एकीकृत ओपीए का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया गया है। इन प्रणालियों में से, सिलिकॉन फोटोनिक्स शायद सबसे सुविधाजनक है, इसके उच्च अपवर्तक सूचकांक विपरीत और सीएमओएस5के साथ अनुकूलता के कारण। दरअसल,,सिलिकॉन-ऑन-इंसुलेटर प्लेटफॉर्म6,7,8,9,,10में ओपीए सर्किट का बड़े पैमाने पर प्रदर्शन किया गया है ; हालांकि, इन सर्किटों का अनुप्रयोग सिलिकॉन की तरंगदैर्ध्य पारदर्शिता खिड़की और उच्च nonlinear नुकसान दोनों द्वारा सीमित है, जिससे उपलब्ध आउटपुट ऑप्टिकल पावर पर एक सीमा होती है। हम इसके बजाय एसआईएन में एकीकृत OPAs पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जो सीएमओएस क्षमता और पदचिह्न आकार11,,12के संदर्भ में सिलिकॉन के समान गुणों वाली सामग्री है। सिलिकॉन के विपरीत हालांकि, एसआईएन को अनुप्रयोगों की एक बड़ी श्रृंखला के लिए उपयुक्त होने की उम्मीद है क्योंकि पारदर्शिता खिड़की व्यापक है, कम से कम 500 एनएम तक है, और अपेक्षाकृत कम nonlinear नुकसान के लिए संभवतः उच्च ऑप्टिकल पावर धन्यवाद के लिए धन्यवाद।
ओपीए एकीकरण के प्रधानाचार्यों ने हाल ही में एसआईएन8,13,,14का उपयोग करते हुए प्रदर्शन किया है । यहां, हम इन प्रधानाचार्यों को दो आयामी बीम स्टीयरिंग के लिए एकीकृत ओपीए की विशेषता और संचालन की एक विधि प्रदर्शित करने के लिए विस्तार ित करेंगे। तरंगदैर्ध्य6की ट्यूनिंग पर भरोसा करने वाले दो आयामों में बीम स्टीयरिंग के पिछले प्रदर्शनों की तुलना में, हमारा सर्किट एक तरंगदैर्ध्य पर काम कर सकता है। हम पहले OPAs के पीछे ऑपरेटिंग सिद्धांतों का एक संक्षिप्त सिंहावलोकन प्रदान करते हैं । इसके बाद इस काम में इस्तेमाल होने वाले सर्किट का परिचय होता है। अंत में, लक्षण वर्णन विधि का वर्णन किया गया है और ओपा आउटपुट बीम की विशिष्ट छवियों को प्रस्तुत और चर्चा की जाती है।
OPAs बारीकी से दूरी उत्सर्जक है कि व्यक्तिगत रूप से ऑप्टिकल चरण को नियंत्रित करने के लिए संबोधित किया जा सकता है की एक सरणी से बना रहे हैं । यदि उत्सर्जक सरणी में एक रैखिक चरण संबंध मौजूद है, तो सुदूर क्षेत्र में हस्तक्षेप पैटर्न कई स्पष्ट रूप से अलग मैक्सिमा की पैदावार करता है - मल्टी-स्लिट हस्तक्षेप के सिद्धांतों के समान। चरण अंतर की भयावहता को नियंत्रित करके, अधिकतमा की स्थिति को समायोजित किया जा सकता है, और इसलिए, बीम स्टीयरिंग का प्रदर्शन किया जाता है। एकीकृत OPAs में, उत्सर्जक बारीकी से दूरी विवर्तन झंझरी से मिलकर बनता है जहां प्रकाश बिखरा हुआ है और चिप विमान से बाहर उत्सर्जित होता है । एक एकीकृत ओपीए डिवाइस का एक योजनाबद्ध उदाहरण चित्र 1ए, बीमें दिखाया गया है। प्रकाश चिप में युग्मित है, एक ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से इस मामले में, और फिर कई चैनलों में विभाजित है, प्रत्येक एक एकीकृत चरण मज़दूर युक्त । ऑप्टिकल सर्किट के दूसरे छोर पर, तरंग गाइड झंझरी में समाप्त होते हैं और ओपीए बनाने के लिए गठबंधन करते हैं। परिणामस्वरूप आउटपुट बीम में कई हस्तक्षेप मैक्सिमा शामिल हैं, जिनमें से सबसे प्रतिभाशाली को मौलिक पालि के रूप में जाना जाता है और यह अक्सर बीम स्टीयरिंग अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाने वाला है। मौलिक पालि की उत्सर्जन दिशा को दो अजीमुथल कोणों द्वारा चिप विमान के ऑर्थोगोनल प्रक्षेपण, क्रमशः झंझरी के उन्मुखीकरण के लिए परिभाषित किया गया है। इस दस्तावेज़ में, क्रमशः 'लंबवत' और 'समानांतर' उत्सर्जन कोण के रूप में संदर्भित किया जाएगा। लंबवत कोण ओपा चैनलों के बीच चरण अंतर से निर्धारित होता है, और समानांतर कोण आउटपुट झंझरी की अवधि पर निर्भर करता है।
हमारे एकीकृत सर्किट 600 x300एनएम2के क्रॉस सेक्शन के साथ एसआई 3 एन4 वेवगाइड का उपयोग करके निर्मित हैं, एक डिजाइन जिसे 905 एनएम की तरंगदैर्ध्य में प्रकाश के मौलिक ट्रांसवर्स इलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण मोड के लिए अनुकूलित किया गया था। वेवगाइड के नीचे एक सिलिकॉन वेफर के शीर्ष पर एक 2.5 μm SiO2 बफर परत निहित है। थर्मल चरण शिफ्टर्स को 10 (100) एनएम मोटी टीआई (टीएन) परत से बनाया गया था जो 500 माइक्रोन लंबे और 2 माइक्रोन चौड़े प्रतिरोधी तारों के रूप में उपयोग किया जाता था। हमारे सर्किट में, 90 मीटर की बिजली के लिए एक चरण बदलाव प्राप्त करने के लिए आवश्यक है। ओपीए आउटपुट झंझरी में 0.5 के नाममात्र भरने वाले कारक और 670 एनएम और 700 एनएम के बीच झंझरी अवधि के साथ 750 पूरी तरह से नक़्क़ाशीदार अवधि शामिल है। मंच डिजाइन और निर्माण के बारे में अधिक जानकारी टायलर एट अल15,,16में दी गई है ।
इस काम में, दो अलग-अलग प्रकार के सर्किट ों की विशेषता है, चरण स्थानांतरण क्षमताओं के बिना एक निष्क्रिय सर्किट, और एक अधिक जटिल सर्किट, दो आयामों में बीम स्टीयरिंग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। दो आयामी बीम स्टीयरिंग सर्किट चित्रा 2में दिखाया गया है । चित्रा 2A सर्किट की एक योजनाबद्ध और चित्रा 2B मनगढ़ंत डिवाइस की एक माइक्रोस्कोप छवि से पता चलता है । आग लगाने वाले झंझरी पर प्रकाश सर्किट में प्रवेश करता है। यह तो एक स्विचिंग नेटवर्क तक पहुंचता है, जहां यह चार उप सर्किट में से एक की ओर चुनिंदा कराई जा सकती है । प्रत्येक उप-सर्किट मल्टीमोड हस्तक्षेप उपकरणों (एमएमआई) का उपयोग करके प्रकाश को चार चैनलों में विभाजित करता है। चैनलप्रत्येक में एक थर्मल चरण मज़दूर होता है और सर्किट के अंत में एक ओपा बनाते हैं। चार उप सर्किट से निकलने वाले चार ओपीए में 670 एनएम और 700 एनएम के बीच एक अलग झंझरी अवधि शामिल है। ये अवधि 7 डिग्री और 10 डिग्री के बीच झंझरी धुरी के समानांतर अजीमुथल कोणों के अनुरूप होती है। सर्किट पर एक अधिक विस्तृत विवरण टायलर एट अल16में पाया जा सकता है ।
प्रस्तुत लक्षण वर्णन सेटअप एक स्वचालित जांच स्टेशन पर आधारित है जो एक पूरे वेफर में कई सर्किट पर माप की एक श्रृंखला करने में सक्षम है। यह वेफर पर स्थिति के सापेक्ष प्रदर्शन भिन्नता का अध्ययन करने और इष्टतम गुणों के साथ उपकरणों का चयन करने में सक्षम बनाता है। हालांकि, एक प्रोपर स्टेशन के उपयोग का तात्पर्य वेफर के ऊपर अपेक्षाकृत छोटे उपलब्ध स्थान के कारण ओपीए लक्षण वर्णन योजना में कुछ शारीरिक बाधाएं हैं। ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणी के लक्षण वर्णन के लिए दूर क्षेत्र में ओपीए आउटपुट इमेजिंग की आवश्यकता होती है, जिसे कई तरीकों से किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, लेंस की एक श्रृंखला का उपयोग फोरियर इमेजिंग सिस्टम6 में किया जा सकता है या लैम्बर्टियन सतह पर गठित फारफील्ड छवि को या तो प्रतिबिंब या संचरण में देखा जा सकता है। हमारे सिस्टम के लिए, हमने चुना कि हमने वेफर सतह से लगभग 50 मिमी ऊपर रखे गए लेंस के बिना एक बड़ी सतह 35 मिमी x 28 मिमी सीएमओएस सेंसर रखने का सबसे सरल और सबसे कॉम्पैक्ट समाधान माना। इतने बड़े सीसीडी सेंसर की बढ़ी हुई लागत के बावजूद, यह समाधान लेंस के उपयोग के बिना पर्याप्त दृश्य की अनुमति देता है।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>25 ch electrical Probe</td>
			<td>Cascade Microtech</td>
			<td>InfinityQuad 25ch</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>35 mm CCD sensor</td>
			<td>Allied Vision</td>
			<td>Prosilica GT 6600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino uno</td>
			<td>Arduino</td>
			<td>A100066</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>laser</td>
			<td>Qphotonics</td>
			<td>QFLD-905-10S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>optical fibre</td>
			<td>Corning</td>
			<td>HI780</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polarization controller</td>
			<td>ThorLabs</td>
			<td>FPC023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>prober station</td>
			<td>Cascade Microtech</td>
			<td>Elite 300</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterization of sin integrated optical phased arrays on a wafer-scale test station

ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणी (OPAs) कम विचलन लेजर बीम का उत्पादन कर सकते हैं और यांत्रिक भागों को स्थानांतरित करने की आवश्यकता के बिना इलेक्ट्रॉनिक रूप से उत्सर्जन कोण को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। यह तकनीक बीम स्टीयरिंग अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयोगी है। यहां, हम निकट अवरक्त में तरंगदैर्ध्य के लिए सिएन फोटोनिक सर्किट में एकीकृत ओपीए पर ध्यान केंद्रित करते हैं। इस तरह के सर्किट की एक लक्षण वर्णन विधि प्रस्तुत की जाती है, जो एकीकृत ओपीए के आउटपुट बीम को आकार और चलाने की अनुमति देती है। इसके अलावा, वेफर-स्केल लक्षण वर्णन सेटअप का उपयोग करके, कई उपकरणों को आसानी से कई मर जाने वाले वेफर पर परीक्षण किया जा सकता है। इस तरह, निर्माण विविधताओं का अध्ययन किया जा सकता है, और उच्च प्रदर्शन वाले उपकरणों की पहचान की जा सकती है। ओपीए बीम की विशिष्ट छवियां दिखाई जाती हैं, जिनमें ओपीए से उत्सर्जित बीम के साथ और बिना एक समान तरंग लंबाई के, और चैनलों की अलग-अलग संख्या के साथ दिखाया गया है। इसके अलावा, चरण अनुकूलन प्रक्रिया और दो आयामों में बीम स्टीयरिंग के दौरान आउटपुट बीम का विकास प्रस्तुत किया जाता है। अंत में, समान उपकरणों के बीम विचलन में भिन्नता का अध्ययन वेफर पर उनकी स्थिति के संबंध में किया जाता है।

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Characterization of SiN Integrated Optical Phased Arrays on a Wafer-Scale Test Station

यहां, हम ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणी वाले एसआईएन एकीकृत फोटोनिक सर्किट के संचालन का वर्णन करते हैं। सर्किट के पास अवरक्त में कम विचलन लेजर बीम उत्सर्जित करने और उन्हें दो आयामों में चलाने के लिए उपयोग किया जाता है।

एक वेफर-स्केल टेस्ट स्टेशन पर सिएन इंटीग्रेटेड ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणी का लक्षण वर्णन

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for ...

सिलिकॉन पर निर्मित फोटोनिक एकीकृत सर्किट विकसित करने के लिए, हमें एक लक्षण वर्णन विधि की आवश्यकता है जो तेज, स्वचालित और वेफर पैमाने पर हो। हमारा प्रोटोकॉल हमें हल्के से संशोधित प्रोबर स्टेशन का उपयोग करके वेफर पर हमारे बीम-स्टीयरिंग सर्किट का मूल्यांकन करने की अनुमति देता है, जो माइक्रो-इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में उपकरणों का एक मानक टुकड़ा है। प्रक्रिया का प्रदर्शन करते हुए, हमारे पास सिल्वेन गुएर्बर है, जो हमारी प्रयोगशाला से एक पोस्ट-डॉक्टर शोधकर्ता है।शुरू करने के लिए, अपने जांच स्टेशन पर वेफर लोड करें। फाइबर को संरेखित करने के लिए, फाइबर को ध्यान से कम करने के लिए हल्के माइक्रोस्कोप का उपयोग करें जब तक कि यह वेफर सतह को छूता है, इनपुट झंझरी कपलर से दूर, फाइबर को लगभग 20 माइक्रोमीटर तक ले जाने से पहले। आउटपुट झंझरी में प्रकाश तीव्रता को अधिकतम करने के लिए, ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणी इनपुट झंझरी कपलर पर फाइबर की स्थिति को व्यापक करना शुरू करें।ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणी आउटपुट झंझरी पर बाहर निकलने वाले प्रकाश को छवि पर दिखाई देना चाहिए। जब ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणी एंटेना से प्रकाश मनाया जाता है, तो इनपुट फाइबर के किसी भी आंदोलन या कंपन से बचने के लिए ध्यान रखते हुए, आउटपुट झंझरी में प्रकाश तीव्रता को अधिकतम करने के लिए ध्रुवीकरण को समायोजित करें। ओपीए आउटपुट इमेजिंग के लिए, सुदूर फील्ड इमेजिंग सेंसर पर स्विच करें और सेंसर और लेजर पावर के दोनों एक्सपोजर समय को इस तरह से सावधानी से समायोजित करें कि ओपीए आउटपुट कैमरे पर स्पष्ट रूप से दिखाई दे, लेकिन बीम सेंसर को तर नहीं करता है।यदि आवश्यक हो, तो सेटअप को कवर करें, ताकि पृष्ठभूमि प्रकाश ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणी बीम से छवि में हस्तक्षेप न करे। प्रतिबिंब को ब्लॉक करने के लिए, प्रतिबिंब और कैमरे के बीच एक अत्यधिक प्रतिबिंबित शीट रखें। एक OPA परिभाषा के द्वारा चरण भिन्नता के प्रति अत्यंत संवेदनशील है।इसलिए, शोर के सभी स्रोतों को दबाया जाना चाहिए, जिसमें इनपुट फाइबर कंपन, ध्रुवीकरण अस्थिरता और परजीवी प्रकाश शामिल हैं। दो दिशाओं में बीम स्टीयरिंग करने के लिए, पहले फेज कंट्रोल के लिए इलेक्ट्रिक सर्किट को मल्टीचैनल इलेक्ट्रिक प्रोब से कनेक्ट करें और इलेक्ट्रिक प्रोब के पिनों को ऑप्टिकल सर्किट के मेटल कॉन्टैक्ट पैड से जोड़ने के लिए माइक्रोस्कोप का इस्तेमाल करें । फिर, आउटपुट को इमेज करने के लिए सुदूर फील्ड सेंसर पर स्विच करें।स्विचिंग नेटवर्क का उपयोग करके समानांतर उत्सर्जन कोण थीटा का चयन करने के लिए, रिंग अनुनादकों पर चरण शिफ्टर्स पर लागू वोल्टेज को अलग करते हुए आउटपुट की सुदूर क्षेत्र छवि का निरीक्षण करें। प्रत्येक अनुनादक पर लागू सही वोल्टेज के साथ, सेंसर पर एक अलग क्षेत्र प्रकाशित किया जाएगा, एक निश्चित थीटा मूल्य के अनुरूप। ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणी चरणों को अनुकूलित करके ऑर्थोगोनल उत्सर्जन कोण फाइ का चयन करने के लिए, वांछित फाइ कोण के अनुरूप एक छोटे पिक्सेल क्षेत्र का चयन करें जिसे केंद्रित आउटपुट बीम के साथ प्रकाशित किया जाना चाहिए और ऑप्टिकल चरणबद्ध सरणी चैनलों में से एक के चरण को छोटे वेतन वृद्धि में स्थानांतरित करना चाहिए।प्रत्येक पारी के बाद, चयनित क्षेत्र के अंदर और बाहर पिक्सेल क्षेत्र में चमक के अभिन्न अंग को रिकॉर्ड करें, और बाहर के प्रकाश द्वारा विभाजित अंदर प्रकाश के अनुपात की गणना करें। शून्य और दो पीआई के बीच एक पूर्ण चरण शिफ्ट चक्र के बाद, उच्चतम दर्ज चमक अनुपात के साथ चरण पाली लागू करें। फिर, अगले चैनल पर स्विच करें और संतृप्त और केंद्रित आउटपुट बीम में अनुकूलन प्रक्रिया दिखाई देने तक पिछले चरणों को दोहराएं।आउटपुट बीम को एक अलग फाइ कोण पर चलाने के लिए, एक नए पिक्सेल क्षेत्र का चयन करें और अनुकूलन प्रक्रिया को दोहराएं। एक बार अनुकूलन कई आउटपुट फाइ कोणों के लिए किया गया है, बीम चलाया जा सकता है। बीम विचलन की छवि के लिए, इनपुट फाइबर की स्थिति को अनुकूलित करें और सुदूर क्षेत्र में ओपीए आउटपुट की छवि रिकॉर्ड करें।सुनिश्चित करें कि कम से कम दो स्पष्ट हस्तक्षेप मैक्सिमा दिखाई दे रहे हैं और इनपुट फाइबर के लिए अगले डिवाइस को संरेखित करने के लिए वेफर को स्थानांतरित करने के लिए संरेखण प्रणाली का उपयोग करें। सटीक स्थिति का उपयोग करना, एक फाइबर से प्रकाश एक उच्च तीव्रता आउटपुट बीम प्राप्त करने के लिए एकीकृत ऑप्टिकल सर्किट के लिए कुशलता से युग्मित करने में सक्षम है। मल्टीचैनल जांच का उपयोग सभी विद्युत कनेक्शनों को एक साथ करने की अनुमति देता है।एक अनुकूलन एल्गोरिथ्म का उपयोग करना, एक अच्छी तरह से आकार बीम फी का उपयोग पर प्राप्त किया जा सकता है । रिंग-आधारित स्विच का उपयोग उत्सर्जन कोण और थीटा दिशा के उचित चयन की अनुमति देता है। एक बार OPA अंशांकित किया गया है, बीम मनमाने ढंग से दोनों आयामों में चलाया जा सकता है और स्टीयरिंग रेंज और बीम विचलन, एक OPA में योग्यता के मुख्य आंकड़े, सही विशेषता हो सकती है ।अंशांकन प्रक्रिया के दौरान किसी भी इलेक्ट्रॉनिक, यांत्रिक या ऑप्टिकल अस्थिरता को खत्म करने के लिए जितना संभव हो, यह आवश्यक है। एक बार संतोषजनक सर्किट की पहचान और अंशांकित किया गया है, हम उन्हें LIDAR प्रणाली के अंय भागों के साथ एकीकृत कर सकते हैं, कुछ प्रारंभिक विशेष इमेजिंग प्रदर्शन करने के लिए ।

Research

JoVE Journal

Engineering

Optical Trapping of Nanoparticles

नैनोकणों के लिए ऑप्टिकल फँसाने

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

लाइट की अनुप्रस्थ एंडरसन स्थानीयकरण के लिए बेक़ायदा पॉलिमर ऑप्टिकल फाइबर के निर्माण और विशेषता

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

ऑप्टिकल saturable संक्रमण के माध्यम से patterning - निर्माण और विशेषता

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

एक नैनो ऑप्टिकल कन्वेयर बेल्ट का निर्माण और ऑपरेशन

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

अल्ट्रासोनिक स्नेहन पर प्रयोग एक Piezoelectrically की मदद से Tribometer और ऑप्टिकल profilometer का उपयोग

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

कॉम्पैक्ट लेंस-कम डिजिटल होलोग्राफिक एमईएमएस निरीक्षण और विशेषता के लिए माइक्रोस्कोप

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

बहु पैमाने तीन आयामी शास्त्रीय पैकेज जांच सिंक्रोट्रॉन विकिरण का प्रयोग Microtomography

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

विद्युत टेस्ट के प्रोटोकॉल और aprotic ली हे की विशेषता<sub&gt; 2</sub&gt; बैटरी

We demonstrate a method for electrochemical testing of an aprotic Li-O2 battery. An aprotic Li-O2 battery is made of a Li-metal anode, an aprotic ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र और लेजर एप्लीकेशन के लिए पॉलिमर माइक्रोस्फेर का निर्माण

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Demonstration of a Hyperlens-integrated Microscope and Super-resolution Imaging

एक Hyperlens-एकीकृत माइक्रोस्कोप और सुपर संकल्प इमेजिंग का प्रदर्शन

The use of super-resolution imaging to overcome the diffraction limit of conventional microscopy has attracted the interest of researchers in biology and ...