Polarizációs elektrooptikaa vezérlés femtoszekundumos lézerírással és folyadékkristályos modulációval valósul meg
Német kutatók új optikai jelvezérlési módszert fejlesztettek ki a femtoszekundumos lézeres írás és a folyadékkristályos analízis kombinálásával.elektrooptikai modulációA folyadékkristályos réteg hullámvezetőbe ágyazásával megvalósul a nyaláb polarizációs állapotának elektrooptikai szabályozása. A technológia teljesen új lehetőségeket nyit meg a chip alapú eszközök és a femtoszekundumos lézeres írástechnológiával készült komplex fotonikus áramkörök számára. A kutatócsoport részletesen ismertette, hogyan készítettek hangolható hullámlemezeket olvasztott szilícium hullámvezetőkben. Amikor feszültséget alkalmaznak a folyadékkristályra, a folyadékkristály-molekulák elforognak, ami megváltoztatja a hullámvezetőben áthaladó fény polarizációs állapotát. Az elvégzett kísérletek során a kutatók sikeresen teljesen modulálták a fény polarizációját két különböző látható hullámhosszon (1. ábra).
Két kulcsfontosságú technológia kombinálásával innovatív előrelépés érhető el a 3D fotonikus integrált eszközökben
A femtoszekundumos lézerek azon képessége, hogy precízen képesek hullámvezetőket írni az anyag mélyébe, ne csak a felületére, ígéretes technológiává teszi őket a hullámvezetők számának maximalizálására egyetlen chipen. A technológia úgy működik, hogy egy nagy intenzitású lézersugarat fókuszál egy átlátszó anyagba. Amikor a fényintenzitás elér egy bizonyos szintet, a sugár megváltoztatja az anyag tulajdonságait az alkalmazás helyén, akárcsak egy mikronos pontosságú toll.
A kutatócsoport két alapvető fotontechnikát kombinált, hogy folyadékkristály-réteget ágyazzon be a hullámvezetőbe. Ahogy a nyaláb áthalad a hullámvezetőn és a folyadékkristályon, a nyaláb fázisa és polarizációja megváltozik, amikor elektromos mezőt alkalmaznak rá. Ezt követően a modulált nyaláb tovább terjed a hullámvezető második részén keresztül, így elérve az optikai jel modulációs jellemzőkkel történő átvitelét. Ez a hibrid technológia, amely a két technológiát ötvözi, lehetővé teszi mindkét technológia előnyeinek egyazon eszközben való kihasználását: egyrészt a hullámvezető-hatás által előidézett nagy fénykoncentráció-sűrűséget, másrészt a folyadékkristály nagyfokú állíthatóságát. Ez a kutatás új utakat nyit a folyadékkristályok tulajdonságainak felhasználására a hullámvezetők beágyazására az eszközök teljes térfogatába.modulátorokmertfotonikus eszközök.
1. ábra A kutatók folyadékkristályos rétegeket ágyaztak be közvetlen lézerírással létrehozott hullámvezetőkbe, és az így létrejövő hibrid eszköz felhasználható volt a hullámvezetőkön áthaladó fény polarizációjának megváltoztatására.
A folyadékkristály alkalmazása és előnyei a femtoszekundumos lézerhullámvezető modulációban
Bároptikai modulációMíg a femtoszekundumos lézeres írású hullámvezetőknél korábban elsősorban a hullámvezetők lokális fűtésével érték el a polarizációt, ebben a tanulmányban a polarizációt közvetlenül folyadékkristályok segítségével szabályozták. „Megközelítésünknek számos lehetséges előnye van: alacsonyabb energiafogyasztás, az egyes hullámvezetők független feldolgozásának képessége, valamint a szomszédos hullámvezetők közötti interferencia csökkentése” – jegyzik meg a kutatók. Az eszköz hatékonyságának teszteléséhez a csapat lézert injektált a hullámvezetőbe, és a folyadékkristály rétegre alkalmazott feszültség változtatásával modulálta a fényt. A kimeneten megfigyelt polarizációs változások összhangban vannak az elméleti elvárásokkal. A kutatók azt is megállapították, hogy miután a folyadékkristályt integrálták a hullámvezetőbe, a folyadékkristály modulációs jellemzői változatlanok maradtak. A kutatók hangsúlyozzák, hogy a tanulmány csupán a koncepció bizonyítása, így még sok munka van hátra, mielőtt a technológia a gyakorlatban alkalmazható lenne. Például a jelenlegi eszközök minden hullámvezetőt ugyanúgy modulálnak, így a csapat azon dolgozik, hogy minden egyes hullámvezető felett független szabályozást érjen el.
Közzététel ideje: 2024. május 14.