Polarisering elektro-optikkkontroll realiseres ved femtosekund laserskriving og flytende krystallmodulasjon
Forskere i Tyskland har utviklet en ny metode for optisk signalkontroll ved å kombinere femtosekund laserskriving og flytende krystallelektro-optisk modulasjon. Ved å legge inn flytende krystalllag i bølgelederen, realiseres den elektro-optiske kontrollen av strålepolarisasjonstilstanden. Teknologien åpner for helt nye muligheter for brikkebaserte enheter og komplekse fotoniske kretser laget ved hjelp av femtosekund laserskriveteknologi. Forskerteamet detaljerte hvordan de lagde avstembare 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 eksperimentene som ble utført, 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
Femtosekundlaserens evne til å skrive bølgeledere nøyaktig 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 høyintensitets laserstråle inne i et gjennomsiktig materiale. Når lysintensiteten når et visst nivå, endrer strålen egenskapene til materialet ved påføringspunktet, akkurat som en penn med mikronøyaktighet.
Forskerteamet kombinerte to grunnleggende fotonteknikker for å legge inn et lag med flytende krystaller i bølgelederen. Når strålen beveger seg gjennom bølgelederen og gjennom flytende krystall, endres fasen og polariseringen 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 modulasjonskarakteristikk. Denne hybridteknologien som kombinerer de to teknologiene muliggjør fordelene til begge i samme enhet: på den ene siden den høye tettheten av lyskonsentrasjonen forårsaket av bølgeledereffekten, og på den andre siden den høye justerbarheten til flytende krystall. Denne forskningen åpner for nye måter å bruke egenskapene til flytende krystaller for å bygge inn bølgeledere i det totale volumet av enheter sommodulatorertilfotoniske enheter.
Figur 1 Forskerne innebygde flytende krystalllag i bølgeledere laget av direkte laserskriving, og den resulterende hybridenheten kunne brukes til å endre polarisasjonen av lys som passerer gjennom bølgelederne
Anvendelse og fordeler med flytende krystall i femtosekund laserbølgeledermodulasjon
Skjøntoptisk modulasjoni femtosekund laserskriving ble bølgeledere tidligere oppnådd primært ved å bruke lokal oppvarming til bølgelederne, i denne studien ble polarisering direkte kontrollert ved å bruke 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 inn i bølgelederen og modulerte lyset ved å variere spenningen påført flytende krystalllaget. Polarisasjonsendringene 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 kun er et proof of concept, så det gjenstår mye arbeid før teknologien kan tas i bruk i praksis. For eksempel modulerer nåværende enheter alle bølgeledere på samme måte, så teamet jobber med å oppnå uavhengig kontroll av hver enkelt bølgeleder.
Innleggstid: 14. mai 2024