Polarisering elektro-optikkontrol realiseres ved femtosekund laserskrivning og flydende krystalmodulation
Forskere i Tyskland har udviklet en ny metode til optisk signalstyring ved at kombinere femtosekund laserskrivning og flydende krystalelektro-optisk modulation. Ved at indlejre flydende krystallag i bølgelederen realiseres den elektro-optiske styring af strålepolarisationstilstanden. Teknologien åbner helt nye muligheder for chip-baserede enheder og komplekse fotoniske kredsløb lavet ved hjælp af femtosekund laserskriveteknologi. Forskerholdet detaljerede, hvordan de lavede afstembare bølgeplader i smeltede siliciumbølgeledere. Når en spænding påføres den flydende krystal, roterer de flydende krystalmolekyler, hvilket ændrer polarisationstilstanden for lyset, der transmitteres i bølgelederen. I de udførte eksperimenter modulerede forskerne helt polariseringen af lys ved to forskellige synlige bølgelængder (figur 1).
Kombination af to nøgleteknologier for at opnå innovative fremskridt inden for 3D fotoniske integrerede enheder
Femtosekundlaserens evne til præcist at skrive bølgeledere dybt inde i materialet, snarere end blot på overfladen, gør dem til en lovende teknologi til at maksimere antallet af bølgeledere på en enkelt chip. Teknologien virker ved at fokusere en højintensitets laserstråle inde i et gennemsigtigt materiale. Når lysintensiteten når et vist niveau, ændrer strålen materialets egenskaber ved påføringsstedet, ligesom en pen med mikronøjagtighed.
Forskerholdet kombinerede to grundlæggende fotonteknikker for at indlejre et lag af flydende krystaller i bølgelederen. Når strålen bevæger sig gennem bølgelederen og gennem den flydende krystal, ændres strålens fase og polarisering, når et elektrisk felt påføres. Efterfølgende vil den modulerede stråle fortsætte med at forplante sig gennem den anden del af bølgelederen, hvorved transmissionen af det optiske signal med moduleringsegenskaber opnås. Denne hybridteknologi, der kombinerer de to teknologier, muliggør fordelene ved begge i den samme enhed: på den ene side den høje tæthed af lyskoncentration, der er forårsaget af bølgeledereffekten, og på den anden side den høje justerbarhed af den flydende krystal. Denne forskning åbner op for nye måder at bruge flydende krystallers egenskaber til at indlejre bølgeledere i det samlede volumen af enheder sommodulatorerforfotoniske enheder.
Figur 1 Forskerne indlejrede flydende krystallag i bølgeledere skabt ved direkte laserskrivning, og den resulterende hybridenhed kunne bruges til at ændre polariseringen af lys, der passerer gennem bølgelederne.
Anvendelse og fordele ved flydende krystal i femtosekund laserbølgeledermodulation
Skøntoptisk modulationi femtosekund laserskrivning blev bølgeledere tidligere opnået primært ved at anvende lokal opvarmning til bølgelederne, i denne undersøgelse blev polarisering direkte styret ved at bruge flydende krystaller. "Vores tilgang har flere potentielle fordele: lavere strømforbrug, evnen til at behandle individuelle bølgeledere uafhængigt og reduceret interferens mellem tilstødende bølgeledere," bemærker forskerne. For at teste enhedens effektivitet sprøjtede holdet en laser ind i bølgelederen og modulerede lyset ved at variere spændingen påført det flydende krystallag. Polarisationsændringerne observeret ved outputtet er i overensstemmelse med teoretiske forventninger. Forskerne fandt også ud af, at efter at den flydende krystal blev integreret med bølgelederen, forblev modulationsegenskaberne for den flydende krystal uændrede. Forskerne understreger, at undersøgelsen blot er et proof of concept, så der er stadig meget arbejde, der skal gøres, før teknologien kan bruges i praksis. For eksempel modulerer nuværende enheder alle bølgeledere på samme måde, så teamet arbejder på at opnå uafhængig kontrol af hver enkelt bølgeleder.
Indlægstid: 14. maj 2024