Polaryzacja elektrooptycznasterowanie odbywa się za pomocą femtosekundowego zapisu laserowego i modulacji ciekłokrystalicznej
Naukowcy z Niemiec opracowali nowatorską metodę kontroli sygnału optycznego poprzez połączenie femtosekundowego pisma laserowego i ciekłego kryształumodulacja elektrooptyczna. Dzięki osadzeniu warstwy ciekłokrystalicznej w falowodzie realizowana jest elektrooptyczna kontrola stanu polaryzacji wiązki. Technologia ta otwiera zupełnie nowe możliwości dla urządzeń opartych na chipach i złożonych obwodach fotonicznych wykonanych przy użyciu technologii zapisu laserowego femtosekundowego. Zespół badawczy szczegółowo opisał sposób wykonania przestrajalnych płytek falowych w falowodach ze stopionego krzemu. Po przyłożeniu napięcia do ciekłego kryształu cząsteczki ciekłego kryształu obracają się, co zmienia stan polaryzacji światła transmitowanego w falowodzie. W przeprowadzonych eksperymentach badaczom udało się całkowicie zmodulować polaryzację światła przy dwóch różnych długościach fal widzialnych (rysunek 1).
Połączenie dwóch kluczowych technologii w celu osiągnięcia innowacyjnego postępu w zintegrowanych urządzeniach fotonicznych 3D
Zdolność laserów femtosekundowych do precyzyjnego zapisywania falowodów głęboko w materiale, a nie tylko na powierzchni, czyni z nich obiecującą technologię maksymalizującą liczbę falowodów w pojedynczym chipie. Technologia ta polega na skupieniu wiązki lasera o dużej intensywności wewnątrz przezroczystego materiału. Gdy natężenie światła osiągnie określony poziom, wiązka zmienia właściwości materiału w miejscu przyłożenia, podobnie jak długopis z mikronową dokładnością.
Zespół badawczy połączył dwie podstawowe techniki fotonowe, aby osadzić warstwę ciekłych kryształów w falowodzie. Gdy wiązka przemieszcza się przez falowód i ciekły kryształ, faza i polaryzacja wiązki zmieniają się po przyłożeniu pola elektrycznego. Następnie zmodulowana wiązka będzie w dalszym ciągu propagować przez drugą część falowodu, osiągając w ten sposób transmisję sygnału optycznego o charakterystyce modulacyjnej. Ta hybrydowa technologia, łącząca obie technologie, pozwala uzyskać zalety obu w tym samym urządzeniu: z jednej strony dużą gęstość skupienia światła wynikającą z efektu falowodu, a z drugiej strony duże możliwości regulacji ciekłego kryształu. Badania te otwierają nowe sposoby wykorzystania właściwości ciekłych kryształów do osadzania falowodów w całkowitej objętości urządzeń, jak np.modulatoryDourządzenia fotoniczne.
Rysunek 1 Naukowcy osadzili warstwy ciekłokrystaliczne w falowodach utworzonych w wyniku bezpośredniego zapisu laserowego, a powstałe w ten sposób urządzenie hybrydowe można wykorzystać do zmiany polaryzacji światła przechodzącego przez falowody
Zastosowanie i zalety ciekłych kryształów w modulacji falowodu laserowego femtosekundowego
Chociażmodulacja optycznaw falowodach do pisania laserem femtosekundowym osiągano wcześniej głównie poprzez zastosowanie lokalnego ogrzewania falowodów, w tym badaniu polaryzację bezpośrednio kontrolowano za pomocą ciekłych kryształów. „Nasze podejście ma kilka potencjalnych zalet: niższe zużycie energii, możliwość niezależnego przetwarzania poszczególnych falowodów i zmniejszone zakłócenia między sąsiednimi falowodami” – zauważają naukowcy. Aby przetestować skuteczność urządzenia, zespół wstrzyknął laser do falowodu i modulował światło, zmieniając napięcie przyłożone do warstwy ciekłokrystalicznej. Zmiany polaryzacji obserwowane na wyjściu są zgodne z oczekiwaniami teoretycznymi. Naukowcy odkryli również, że po zintegrowaniu ciekłego kryształu z falowodem charakterystyka modulacyjna ciekłego kryształu pozostała niezmieniona. Naukowcy podkreślają, że badanie ma jedynie charakter weryfikacyjny, zatem pozostaje jeszcze wiele pracy do wykonania, zanim technologię będzie można zastosować w praktyce. Na przykład obecne urządzenia modulują wszystkie falowody w ten sam sposób, dlatego zespół pracuje nad osiągnięciem niezależnej kontroli każdego pojedynczego falowodu.
Czas publikacji: 14 maja 2024 r