Polarisering elektrooptiskKontroll oppnås ved femtosekundlaserskriving og flytende krystallmodulasjon
Forskere i Tyskland har utviklet en ny metode for optisk signalkontroll ved å kombinere femtosekundlaserskriving og flytende krystallerelektrooptisk moduleringVed å bygge inn et flytende krystalllag i bølgelederen, realiseres elektrooptisk kontroll av strålens polarisasjonstilstand. Teknologien åpner for helt nye muligheter for chipbaserte enheter og komplekse fotoniske kretser laget ved hjelp av femtosekund laserskriveteknologi. Forskerteamet beskrev i detalj hvordan de laget avstemmbare bølgeplater i smeltede silisiumbølgeledere. Når en spenning påføres den flytende krystallen, roterer de flytende krystallmolekylene, noe som endrer polarisasjonstilstanden til lyset som sendes ut i bølgelederen. I de utførte eksperimentene modulerte forskerne polarisasjonen av lys fullstendig ved to forskjellige synlige bølgelengder (figur 1).
Kombinerer to nøkkelteknologier for å oppnå innovative fremskritt innen 3D-fotoniske integrerte enheter
Femtosekundlaseres evne til å skrive bølgeledere presist dypt inne i materialet, i stedet for bare på overflaten, gjør dem til en lovende teknologi for å maksimere antallet bølgeledere på en enkelt brikke. Teknologien fungerer ved å fokusere en høyintensiv laserstråle inne i et gjennomsiktig materiale. Når lysintensiteten når et visst nivå, endrer strålen materialets egenskaper på påføringspunktet, akkurat som en penn med mikronøyaktighet.
Forskningsteamet kombinerte to grunnleggende fotonteknikker for å legge inn et lag med flytende krystaller i bølgelederen. Når strålen beveger seg gjennom bølgelederen og gjennom den flytende krystallen, endres fasen og polarisasjonen til strålen når et elektrisk felt påføres. Deretter vil den modulerte strålen fortsette å forplante seg gjennom den andre delen av bølgelederen, og dermed oppnå overføring av det optiske signalet med modulasjonsegenskaper. Denne hybridteknologien som kombinerer de to teknologiene, muliggjør fordelene med begge i samme enhet: på den ene siden den høye tettheten av lyskonsentrasjon forårsaket av bølgeledereffekten, og på den andre siden den høye justerbarheten til den flytende krystallen. Denne forskningen åpner for nye måter å bruke egenskapene til flytende krystaller til å legge inn bølgeledere i det totale volumet av enheter som ...modulatorertilfotoniske enheter.
Figur 1 Forskerne innebygde flytende krystalllag i bølgeledere laget av direkte laserskriving, og den resulterende hybridenheten kunne brukes til å endre polariseringen av lys som passerer gjennom bølgelederne.
Anvendelse og fordeler med flytende krystall i femtosekund laserbølgeledermodulasjon
Selv omoptisk moduleringI femtosekundlaserskriving ble bølgeledere tidligere oppnådd primært ved å påføre lokal oppvarming på bølgelederne, mens i denne studien ble polariseringen direkte kontrollert ved hjelp av flytende krystaller. «Vår tilnærming har flere potensielle fordeler: lavere strømforbruk, evnen til å behandle individuelle bølgeledere uavhengig og redusert interferens mellom tilstøtende bølgeledere», bemerker forskerne. For å teste enhetens effektivitet injiserte teamet en laser i bølgelederen og modulerte lyset ved å variere spenningen som påføres det flytende krystalllaget. Polarisasjonsendringene som ble observert ved utgangen er i samsvar med teoretiske forventninger. Forskerne fant også at etter at den flytende krystallen ble integrert med bølgelederen, forble modulasjonsegenskapene til den flytende krystallen uendret. Forskerne understreker at studien bare er et bevis på konseptet, så det er fortsatt mye arbeid som må gjøres før teknologien kan brukes i praksis. For eksempel modulerer nåværende enheter alle bølgeledere på samme måte, så teamet jobber med å oppnå uavhengig kontroll av hver enkelt bølgeleder.
Publiseringstid: 14. mai 2024