Array de fase óptica em grande escala utilizando uma plataforma fotônica de silício de múltiplas passagens de baixo consumo de energia

Arrays de fase óptica são uma tecnologia promissora para direcionamento de feixes em sistemas de lidar de estado sólido ultra pequenos e sistemas de comunicação em espaço livre. Arrays de longo alcance e alto desempenho requerem uma grande área de emissão de feixe densamente preenchida com milhares de elementos emissivos de luz controlados ativamente em fase e com grande consumo de energia. Até agora, esses arrays de fase em grande escala têm sido impossíveis de realizar, uma vez que as tecnologias atualmente demonstradas operariam em níveis de potência elétrica insustentáveis. Aqui, mostramos uma plataforma fotônica de múltiplas passagens integrada em um array de fase em grande escala que reduz o consumo de energia do modulador de fase em quase 9 vezes. A estrutura de múltiplas passagens diminui o consumo de energia de um modulador de fase termo-ótico para um Pπ de 1,7 mW/π sem sacrificar a velocidade ou a largura de banda óptica. Usando esta plataforma, demonstramos um array de fase fotônica de silício contendo 512 elementos controlados ativamente, consumindo apenas 1,9 W de potência enquanto realiza direcionamento de feixes 2D em um campo de visão de 70∘×6∘. Nossos resultados demonstram um caminho a seguir para a construção de arrays de fase escaláveis contendo milhares de elementos ativos.