Polarizační elektro-optickáovládání je realizováno femtosekundovým laserovým zápisem a modulací z tekutých krystalů
Vědci v Německu vyvinuli novou metodu řízení optického signálu kombinací femtosekundového laserového zápisu a tekutých krystalůelektrooptická modulace. Zapuštěním vrstvy tekutých krystalů do vlnovodu je realizováno elektrooptické řízení stavu polarizace paprsku. Tato technologie otevírá zcela nové možnosti pro čipová zařízení a složité fotonické obvody vyrobené pomocí technologie femtosekundového laserového zápisu. Výzkumný tým podrobně popsal, jak vyrobili laditelné vlnové desky v tavených křemíkových vlnovodech. Když je na tekutý krystal přivedeno napětí, molekuly tekutých krystalů rotují, což mění stav polarizace světla přenášeného ve vlnovodu. V provedených experimentech vědci úspěšně úplně modulovali polarizaci světla na dvou různých viditelných vlnových délkách (obrázek 1).
Kombinace dvou klíčových technologií k dosažení inovativního pokroku ve 3D fotonických integrovaných zařízeních
Schopnost femtosekundových laserů přesně zapisovat vlnovody hluboko uvnitř materiálu, nikoli pouze na povrchu, z nich dělá slibnou technologii pro maximalizaci počtu vlnovodů na jediném čipu. Technologie funguje tak, že zaostřuje laserový paprsek o vysoké intenzitě uvnitř průhledného materiálu. Když intenzita světla dosáhne určité úrovně, paprsek změní vlastnosti materiálu v místě jeho aplikace, stejně jako pero s mikronovou přesností.
Výzkumný tým spojil dvě základní fotonové techniky k vložení vrstvy tekutých krystalů do vlnovodu. Jak paprsek prochází vlnovodem a tekutým krystalem, změní se fáze a polarizace paprsku, jakmile je aplikováno elektrické pole. Následně se bude modulovaný paprsek dále šířit druhou částí vlnovodu, čímž se dosáhne přenosu optického signálu s modulační charakteristikou. Tato hybridní technologie kombinující obě technologie umožňuje výhody obou v jednom zařízení: na jedné straně vysokou hustotu koncentrace světla způsobenou efektem vlnovodu a na druhé straně vysokou nastavitelnost tekutého krystalu. Tento výzkum otevírá nové způsoby, jak využít vlastnosti tekutých krystalů k zabudování vlnovodů do celkového objemu zařízení jakomodulátoryprofotonická zařízení.
Obrázek 1 Výzkumníci vložili vrstvy tekutých krystalů do vlnovodů vytvořených přímým laserovým zápisem a výsledné hybridní zařízení by mohlo být použito ke změně polarizace světla procházejícího vlnovody
Aplikace a výhody tekutých krystalů v modulaci vlnovodu femtosekundovým laserem
Ačkolioptická modulaceve femtosekundových laserových vlnovodech bylo dříve dosaženo primárně aplikací lokálního zahřívání vlnovodů, v této studii byla polarizace přímo řízena pomocí tekutých krystalů. "Náš přístup má několik potenciálních výhod: nižší spotřebu energie, schopnost zpracovávat jednotlivé vlnovody nezávisle a sníženou interferenci mezi sousedními vlnovody," poznamenávají vědci. Aby tým otestoval účinnost zařízení, vstříkl do vlnovodu laser a moduloval světlo změnou napětí aplikovaného na vrstvu tekutých krystalů. Polarizační změny pozorované na výstupu jsou v souladu s teoretickými očekáváními. Výzkumníci také zjistili, že po integraci tekutého krystalu s vlnovodem zůstaly modulační charakteristiky tekutého krystalu nezměněny. Výzkumníci zdůrazňují, že studie je pouze důkazem konceptu, takže před použitím technologie v praxi zbývá udělat ještě hodně práce. Současná zařízení například modulují všechny vlnovody stejným způsobem, takže tým pracuje na dosažení nezávislého ovládání každého jednotlivého vlnovodu.
Čas odeslání: 14. května 2024