Experimental demonstration of a silicon nanophotonic antenna for far-field broadened optical phased arrays
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Notice bibliographique
Résumé
Optical antennas play a pivotal role in interfacing integrated photonic circuits with free-space systems. Designing antennas for optical phased arrays ideally requires achieving compact antenna apertures, wide radiation angles, and high radiation efficiency all at once, which presents a significant challenge. Here, we experimentally demonstrate a novel ultra-compact silicon grating antenna, utilizing subwavelength grating nanostructures arranged in a transversally interleaved topology to control the antenna radiation pattern. Through near-field phase engineering, we increase the antenna’s far-field beam width beyond the Fraunhofer limit for a given aperture size. The antenna incorporates a single-etch grating and a Bragg reflector implemented on a 300-nm-thick silicon-on-insulator (SOI) platform. Experimental characterizations demonstrate a beam width of 44°×52° with −3.22 dB diffraction efficiency, for an aperture size of 3.4 μm ×1.78 μm . Furthermore, to the best of our knowledge, a novel topology of a 2D antenna array is demonstrated for the first time, leveraging evanescently coupled architecture to yield a very compact antenna array. We validated the functionality of our antenna design through its integration into this new 2D array topology. Specifically, we demonstrate a small proof-of-concept two-dimensional optical phased array with 2×4 elements and a wide beam steering range of 19.3º × 39.7º. A path towards scalability and larger-scale integration is also demonstrated on the antenna array of 8×20 elements with a transverse beam steering of 31.4º.
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Prédiction distillée sur la base complète
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle