Polarisatie elektro-optischde controle wordt gerealiseerd door femtoseconde laserschrijven en vloeibaar kristalmodulatie
Onderzoekers in Duitsland hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor optische signaalcontrole door femtoseconde laserschrijven en vloeibaar kristal te combinerenelektro-optische modulatieDoor een vloeibare kristallaag in de golfgeleider te integreren, wordt de elektro-optische controle van de bundelpolarisatie gerealiseerd. Deze technologie opent volledig nieuwe mogelijkheden voor chipgebaseerde apparaten en complexe fotonische circuits, gemaakt met behulp van femtosecondelaserschrijftechnologie. Het onderzoeksteam beschreef gedetailleerd hoe ze afstembare golfplaten in gesmolten siliciumgolfgeleiders maakten. Wanneer er een spanning op het vloeibare kristal wordt gezet, roteren de vloeibare kristalmoleculen, waardoor de polarisatietoestand van het door de golfgeleider doorgelaten licht verandert. In de uitgevoerde experimenten moduleerden de onderzoekers met succes de polarisatie van licht op twee verschillende zichtbare golflengten (Figuur 1).
Combinatie van twee sleuteltechnologieën om innovatieve vooruitgang te boeken in 3D-fotonische geïntegreerde apparaten
Het vermogen van femtosecondelasers om golfgeleiders diep in het materiaal te schrijven, in plaats van alleen op het oppervlak, maakt ze een veelbelovende technologie om het aantal golfgeleiders op één chip te maximaliseren. De technologie werkt door een laserstraal met hoge intensiteit te focussen in een transparant materiaal. Wanneer de lichtintensiteit een bepaald niveau bereikt, verandert de straal de eigenschappen van het materiaal op het punt van aanbrengen, net als een pen met micronnauwkeurigheid.
Het onderzoeksteam combineerde twee basistechnieken voor fotonen om een laag vloeibare kristallen in de golfgeleider in te bedden. Terwijl de bundel door de golfgeleider en door het vloeibare kristal beweegt, veranderen de fase en polarisatie van de bundel zodra een elektrisch veld wordt aangelegd. Vervolgens zal de gemoduleerde bundel zich voortplanten door het tweede deel van de golfgeleider, waardoor de transmissie van het optische signaal met modulatiekarakteristieken wordt bereikt. Deze hybride technologie, die de twee technologieën combineert, biedt de voordelen van beide in één apparaat: enerzijds de hoge lichtconcentratiedichtheid die wordt veroorzaakt door het golfgeleidereffect, en anderzijds de hoge aanpasbaarheid van het vloeibare kristal. Dit onderzoek opent nieuwe mogelijkheden 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 in golfgeleiders geplaatst die door middel van direct laserschrijven zijn gemaakt, en het resulterende hybride apparaat kan worden gebruikt om de polarisatie van het licht dat door de golfgeleiders gaat te veranderen.
Toepassing en voordelen van vloeibaar kristal bij femtoseconde lasergolfgeleidermodulatie
Hoeweloptische modulatieIn femtoseconde laserschrijvende golfgeleiders werd voorheen voornamelijk bereikt door lokale verhitting van de golfgeleiders toe te passen; in deze studie werd de polarisatie direct gecontroleerd met behulp van vloeibare kristallen. "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 op de vloeibaar-kristallaag te variëren. De polarisatieveranderingen die aan de uitgang werden waargenomen, kwamen overeen met de theoretische verwachtingen. De onderzoekers ontdekten ook dat nadat het vloeibaar kristal met de golfgeleider was geïntegreerd, de modulatiekarakteristieken van het vloeibaar kristal onveranderd bleven. De onderzoekers benadrukken dat de studie slechts een proof of concept is, dus er is nog veel werk te doen voordat de technologie in de praktijk kan worden gebruikt. Huidige apparaten moduleren bijvoorbeeld alle golfgeleiders op dezelfde manier, dus het team werkt aan onafhankelijke controle van elke individuele golfgeleider.
Geplaatst op: 14 mei 2024