Polarisering elektrooptiskkontrol opnås ved femtosekund laserskrivning og flydende krystalmodulation
Forskere i Tyskland har udviklet en ny metode til optisk signalstyring ved at kombinere femtosekundlaserskrivning og flydende krystalelektrooptisk modulationVed at indlejre et flydende krystallag i bølgelederen realiseres elektrooptisk kontrol af strålens polarisationstilstand. Teknologien åbner helt nye muligheder for chipbaserede enheder og komplekse fotoniske kredsløb lavet ved hjælp af femtosekund laserskrivningsteknologi. Forskerholdet beskrev i detaljer, hvordan de lavede justerbare bølgeplader i smeltede siliciumbølgeledere. Når en spænding påføres den flydende krystal, roterer de flydende krystalmolekyler, hvilket ændrer polarisationstilstanden for det lys, der transmitteres i bølgelederen. I de udførte eksperimenter modulerede forskerne med succes polarisationen af lys ved to forskellige synlige bølgelængder (figur 1).
Kombination af to nøgleteknologier for at opnå innovative fremskridt inden for 3D fotoniske integrerede enheder
Femtosekundlaseres evne til præcist at skrive bølgeledere dybt inde i materialet, snarere end kun på overfladen, gør dem til en lovende teknologi til at maksimere antallet af bølgeledere på en enkelt chip. Teknologien fungerer ved at fokusere en højintensiv laserstråle inde i et transparent materiale. Når lysintensiteten når et vist niveau, ændrer strålen materialets egenskaber på dets anvendelsespunkt, 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. Derefter vil den modulerede stråle fortsætte med at udbrede sig gennem den anden del af bølgelederen, hvorved der opnås transmission af det optiske signal med modulationsegenskaber. Denne hybridteknologi, der kombinerer de to teknologier, muliggør fordelene ved begge i den samme enhed: på den ene side den høje lyskoncentrationstæthed, der forårsages af bølgeledereffekten, og på den anden side den flydende krystals høje justerbarhed. Denne forskning åbner op for nye måder at bruge flydende krystallers egenskaber til at indlejre bølgeledere i det samlede volumen af enheder, som ...modulatorerforfotoniske 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 femtosekundlaserskrivning blev bølgeledere tidligere primært opnået ved at anvende lokal opvarmning på bølgelederne, mens polariseringen i dette studie blev direkte styret ved hjælp af 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 injicerede teamet en laser i bølgelederen og modulerede lyset ved at variere den spænding, der påføres det flydende krystallag. De observerede polarisationsændringer ved udgangen er i overensstemmelse med de teoretiske forventninger. Forskerne fandt også, at efter at den flydende krystal var blevet integreret med bølgelederen, forblev modulationsegenskaberne for den flydende krystal uændrede. Forskerne understreger, at studiet blot er et proof of concept, så der er stadig meget arbejde at gøre, 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.
Udsendelsestidspunkt: 14. maj 2024