Polarisering elektro-optikkontroll realiseras genom femtosekundlaserskrivning och flytande kristallmodulering
Forskare i Tyskland har utvecklat en ny metod för optisk signalkontroll genom att kombinera femtosekundlaserskrivning och flytande kristallelektro-optisk modulering. Genom att bädda in flytande kristallskikt i vågledaren realiseras den elektrooptiska kontrollen av strålens polarisationstillstånd. Tekniken öppnar helt nya möjligheter för chipbaserade enheter och komplexa fotoniska kretsar gjorda med femtosekund laserskrivteknik. Forskargruppen beskrev hur de gjorde avstämbara vågplattor i vågledare av smält kisel. När en spänning appliceras på den flytande kristallen, roterar de flytande kristallerna, vilket ändrar polarisationstillståndet för ljuset som sänds ut i vågledaren. I de utförda experimenten modulerade forskarna framgångsrikt polariseringen av ljus vid två olika synliga våglängder (Figur 1).
Kombinera två nyckelteknologier för att uppnå innovativa framsteg inom 3D-fotonikintegrerade enheter
Femtosekundlasrars förmåga att exakt skriva vågledare djupt inuti materialet, snarare än bara på ytan, gör dem till en lovande teknik för att maximera antalet vågledare på ett enda chip. Tekniken fungerar genom att fokusera en högintensiv laserstråle inuti ett transparent material. När ljusintensiteten når en viss nivå ändrar strålen materialets egenskaper vid dess appliceringspunkt, precis som en penna med mikron noggrannhet.
Forskargruppen kombinerade två grundläggande fotontekniker för att bädda in ett lager av flytande kristaller i vågledaren. När strålen färdas genom vågledaren och genom den flytande kristallen ändras strålens fas och polarisering när ett elektriskt fält appliceras. Därefter kommer den modulerade strålen att fortsätta att fortplanta sig genom den andra delen av vågledaren och på så sätt uppnå överföring av den optiska signalen med moduleringsegenskaper. Denna hybridteknologi som kombinerar de två teknologierna möjliggör fördelarna med båda i samma enhet: å ena sidan den höga densiteten av ljuskoncentrationen som orsakas av vågledareffekten, och å andra sidan den höga justerbarheten hos den flytande kristallen. Denna forskning öppnar för nya sätt att använda egenskaperna hos flytande kristaller för att bädda in vågledare i den totala volymen av enheter sommodulatorerförfotoniska enheter.
Figur 1 Forskarna bäddade in flytande kristallskikt i vågledare skapade av direkt laserskrivning, och den resulterande hybridenheten kunde användas för att ändra polariseringen av ljus som passerar genom vågledarna
Tillämpning och fördelar med flytande kristall i femtosekund laservågledarmodulering
Även omoptisk moduleringi femtosekundlaserskrivning uppnåddes vågledare tidigare främst genom att applicera lokal uppvärmning på vågledarna, i denna studie styrdes polariseringen direkt genom att använda flytande kristaller. "Vårt tillvägagångssätt har flera potentiella fördelar: lägre energiförbrukning, förmågan att bearbeta individuella vågledare oberoende och minskad interferens mellan intilliggande vågledare," noterar forskarna. För att testa enhetens effektivitet injicerade teamet en laser i vågledaren och modulerade ljuset genom att variera spänningen som applicerades på det flytande kristallskiktet. Polarisationsförändringarna som observeras vid utgången överensstämmer med teoretiska förväntningar. Forskarna fann också att efter att den flytande kristallen integrerats med vågledaren förblev moduleringsegenskaperna hos den flytande kristallen oförändrade. Forskarna betonar att studien bara är ett proof of concept, så det återstår mycket arbete innan tekniken kan användas i praktiken. Till exempel modulerar nuvarande enheter alla vågledare på samma sätt, så teamet arbetar för att uppnå oberoende kontroll av varje enskild vågledare.
Posttid: 14 maj 2024