Polarisatie elektro-optischDe besturing wordt gerealiseerd door femtoseconde-laserschrijven en vloeibare-kristalmodulatie
Onderzoekers in Duitsland hebben een nieuwe methode voor optische signaalcontrole ontwikkeld door femtoseconde-laserschrijven en vloeibaar kristal te combinerenelektro-optische modulatie. Door een vloeibare kristallaag in de golfgeleider in te bedden, wordt de elektro-optische controle van de bundelpolarisatietoestand gerealiseerd. De technologie opent geheel nieuwe mogelijkheden voor op chip gebaseerde apparaten en complexe fotonische circuits gemaakt met behulp van femtoseconde laserschrijftechnologie. Het onderzoeksteam legde uit hoe ze afstembare golfplaten maakten in golfgeleiders van gesmolten silicium. Wanneer er een spanning op het vloeibare kristal wordt aangelegd, roteren de vloeibare kristalmoleculen, waardoor de polarisatietoestand van het door de golfgeleider doorgelaten licht verandert. In de uitgevoerde experimenten hebben de onderzoekers met succes de polarisatie van licht op twee verschillende zichtbare golflengten volledig gemoduleerd (Figuur 1).
Het combineren van twee sleuteltechnologieën om innovatieve vooruitgang te boeken op het gebied van 3D-fotonische geïntegreerde apparaten
Het vermogen van femtosecondelasers om golfgeleiders nauwkeurig diep in het materiaal te schrijven, in plaats van alleen op het oppervlak, maakt ze tot een veelbelovende technologie om het aantal golfgeleiders op een enkele chip te maximaliseren. De technologie werkt door een laserstraal met hoge intensiteit te focusseren in een transparant materiaal. Wanneer de lichtintensiteit een bepaald niveau bereikt, verandert de straal de eigenschappen van het materiaal op het punt van toepassing, net als een pen met micronnauwkeurigheid.
Het onderzoeksteam combineerde twee basisfotontechnieken om een laag vloeibare kristallen in de golfgeleider in te bedden. Terwijl de straal door de golfgeleider en door het vloeibare kristal beweegt, veranderen de fase en polarisatie van de straal zodra er een elektrisch veld wordt aangelegd. Vervolgens zal de gemoduleerde bundel zich blijven voortplanten door het tweede deel van de golfgeleider, waardoor de transmissie van het optische signaal met modulatie-eigenschappen wordt bereikt. Deze hybride technologie die de twee technologieën combineert, maakt de voordelen van beide in hetzelfde apparaat mogelijk: enerzijds de hoge dichtheid van de lichtconcentratie veroorzaakt door het golfgeleidereffect, en anderzijds de hoge aanpasbaarheid van het vloeibare kristal. Dit onderzoek opent nieuwe manieren om de eigenschappen van vloeibare kristallen te gebruiken om golfgeleiders in het totale volume van apparaten in te bedden.modulatorenvoorfotonische apparaten.
Figuur 1 De onderzoekers hebben vloeibare kristallagen ingebed in golfgeleiders die zijn gemaakt door direct laserschrijven, en het resulterende hybride apparaat zou kunnen worden gebruikt om de polarisatie van licht dat door de golfgeleiders gaat te veranderen
Toepassing en voordelen van vloeibaar kristal in femtoseconde lasergolfgeleidermodulatie
Hoeweloptische modulatiebij femtoseconde laserschrijven werd golfgeleiders voorheen voornamelijk bereikt door lokale verwarming op de golfgeleiders toe te passen, in dit onderzoek werd de polarisatie direct gecontroleerd door vloeibare kristallen te gebruiken. “Onze aanpak heeft verschillende potentiële voordelen: een lager energieverbruik, de mogelijkheid om individuele golfgeleiders onafhankelijk te verwerken en minder interferentie tussen aangrenzende golfgeleiders”, merken de onderzoekers op. Om de effectiviteit van het apparaat te testen, injecteerde het team een laser in de golfgeleider en moduleerde het licht door de spanning te variëren die op de vloeibare kristallaag werd toegepast. De polarisatieveranderingen die aan de uitgang worden waargenomen, komen overeen met de theoretische verwachtingen. De onderzoekers ontdekten ook dat nadat het vloeibare kristal met de golfgeleider was geïntegreerd, de modulatiekarakteristieken van het vloeibare kristal onveranderd bleven. De onderzoekers benadrukken dat het onderzoek slechts een proof of concept is, dus er moet nog veel werk worden verzet voordat de technologie in de praktijk kan worden gebruikt. De huidige apparaten moduleren bijvoorbeeld alle golfgeleiders op dezelfde manier, dus het team werkt aan onafhankelijke controle over elke individuele golfgeleider.
Posttijd: 14 mei 2024