Polarisatie elektro-optischDe besturing wordt gerealiseerd door middel van femtoseconde laserschrijven en vloeibare kristalmodulatie.
Onderzoekers in Duitsland hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor de aansturing van optische signalen door femtoseconde laserschrijven te combineren met vloeibare kristallen.elektro-optische modulatieDoor een vloeibare kristallaag in de golfgeleider in te bedden, wordt de elektro-optische controle van de polarisatietoestand van de lichtbundel mogelijk gemaakt. Deze technologie opent geheel nieuwe mogelijkheden voor chipgebaseerde apparaten en complexe fotonische schakelingen die worden vervaardigd met behulp van femtoseconde lasertechnologie. Het onderzoeksteam beschreef gedetailleerd hoe ze afstemmbare golfplaten in gesmolten siliciumgolfgeleiders hebben gemaakt. Wanneer een spanning op het vloeibare kristal wordt aangelegd, roteren de moleculen van het vloeibare kristal, waardoor de polarisatietoestand van het licht dat door de golfgeleider wordt geleid, verandert. In de uitgevoerde experimenten slaagden de onderzoekers erin de polarisatie van licht bij twee verschillende zichtbare golflengten volledig te moduleren (Figuur 1).
Door twee sleuteltechnologieën te combineren, kunnen we innovatieve vooruitgang boeken in 3D-fotonische geïntegreerde apparaten.
Het vermogen van femtoseconde lasers om golfgeleiders nauwkeurig diep in het materiaal te schrijven, in plaats van alleen op het oppervlak, maakt ze een veelbelovende technologie om het aantal golfgeleiders op een enkele 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 de plek waar deze wordt toegepast, net als een pen met micronprecisie.
Het onderzoeksteam combineerde twee basistechnieken voor fotonen om een laag vloeibare kristallen in de golfgeleider in te bedden. Terwijl de lichtbundel door de golfgeleider en het vloeibare kristal beweegt, veranderen de fase en polarisatie van de bundel zodra een elektrisch veld wordt aangelegd. Vervolgens plant de gemoduleerde bundel zich voort door het tweede deel van de golfgeleider, waardoor de transmissie van het optische signaal met modulatiekarakteristieken wordt bereikt. Deze hybride technologie, die de twee technieken combineert, maakt het mogelijk om de voordelen van beide in één apparaat te benutten: enerzijds de hoge lichtconcentratie die wordt bereikt door het golfgeleidereffect, en anderzijds de hoge instelbaarheid van het vloeibare kristal. Dit onderzoek opent nieuwe mogelijkheden om de eigenschappen van vloeibare kristallen te gebruiken voor het inbedden van golfgeleiders in het totale volume van apparaten.modulatorenvoorfotonische apparaten.
Figuur 1. De onderzoekers hebben vloeibare kristallagen ingebed in golfgeleiders die zijn gemaakt door middel van directe laserbeschrijving. Het resulterende hybride apparaat kan worden gebruikt om de polarisatie van licht dat door de golfgeleiders gaat te veranderen.
Toepassing en voordelen van vloeibare kristallen bij de modulatie van femtoseconde lasergolfgeleiders
Hoeweloptische modulatieBij het schrijven van golfgeleiders met femtoseconde lasers werd dit voorheen voornamelijk bereikt door lokale verhitting van de golfgeleiders. 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 bewerken en minder interferentie tussen aangrenzende golfgeleiders", aldus de onderzoekers. 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 vloeibare kristallaag te variëren. De waargenomen polarisatieveranderingen aan de uitgang komen overeen met de theoretische verwachtingen. De onderzoekers ontdekten ook dat na de integratie van het vloeibare kristal met de golfgeleider de modulatie-eigenschappen van het vloeibare kristal onveranderd bleven. De onderzoekers benadrukken dat de studie slechts een proof of concept is, dus er is nog veel werk te verzetten voordat de technologie in de praktijk kan worden toegepast. Zo moduleren huidige apparaten alle golfgeleiders op dezelfde manier, dus het team werkt eraan om onafhankelijke controle over elke individuele golfgeleider te realiseren.
Geplaatst op: 14 mei 2024