Поляризационният електрооптичен контрол се осъществява чрез фемтосекундно лазерно писане и течнокристална модулация

Поляризация електрооптичнауправлението се осъществява чрез фемтосекундно лазерно писане и течнокристална модулация

Изследователи в Германия са разработили нов метод за управление на оптичен сигнал чрез комбиниране на фемтосекундно лазерно писане и течен кристалелектрооптична модулация. Чрез вграждане на течен кристален слой във вълновода се осъществява електрооптичен контрол на поляризационното състояние на лъча. Технологията отваря изцяло нови възможности за устройства, базирани на чипове, и сложни фотонни вериги, направени с помощта на фемтосекундна лазерна технология за писане. Изследователският екип описа подробно как са направили регулируеми вълнови плочи в разтопени силициеви вълноводи. Когато се приложи напрежение към течния кристал, молекулите на течния кристал се въртят, което променя поляризационното състояние на светлината, предавана във вълновода. В проведените експерименти изследователите успешно модулираха напълно поляризацията на светлината при две различни видими дължини на вълната (Фигура 1).

Комбиниране на две ключови технологии за постигане на иновативен напредък в 3D фотонни интегрирани устройства
Способността на фемтосекундните лазери да записват прецизно вълноводи дълбоко в материала, а не само на повърхността, ги прави обещаваща технология за увеличаване на броя на вълноводите на един чип. Технологията работи чрез фокусиране на високоинтензивен лазерен лъч в прозрачен материал. Когато интензитетът на светлината достигне определено ниво, лъчът променя свойствата на материала в точката на приложение, точно като писалка с микронна точност.
Изследователският екип комбинира две основни фотонни техники, за да вгради слой от течни кристали във вълновода. Докато лъчът преминава през вълновода и през течния кристал, фазата и поляризацията на лъча се променят, след като се приложи електрическо поле. Впоследствие модулираният лъч ще продължи да се разпространява през втората част на вълновода, като по този начин ще се постигне предаване на оптичния сигнал с модулационни характеристики. Тази хибридна технология, комбинираща двете технологии, позволява предимствата и на двете в едно и също устройство: от една страна, високата плътност на концентрацията на светлина, предизвикана от ефекта на вълновода, и от друга страна, високата регулируемост на течния кристал. Това изследване открива нови начини за използване на свойствата на течните кристали за вграждане на вълноводи в общия обем на устройствата катомодулаторизафотонни устройства.

""

Фигура 1 Изследователите са вградили течни кристални слоеве във вълноводи, създадени чрез директно лазерно писане, и полученото хибридно устройство може да се използва за промяна на поляризацията на светлината, преминаваща през вълноводите

Приложение и предимства на течните кристали при фемтосекундна лазерна вълноводна модулация
въпреки чеоптична модулацияв фемтосекундните лазерни записващи вълноводи преди това се постигаше предимно чрез прилагане на локално нагряване към вълноводите, в това изследване поляризацията беше директно контролирана чрез използване на течни кристали. „Нашият подход има няколко потенциални предимства: по-ниска консумация на енергия, способността да се обработват отделни вълноводи независимо и намалена интерференция между съседни вълноводи“, отбелязват изследователите. За да тества ефективността на устройството, екипът инжектира лазер във вълновода и модулира светлината, като променя напрежението, приложено към слоя от течни кристали. Промените в поляризацията, наблюдавани на изхода, са в съответствие с теоретичните очаквания. Изследователите също установиха, че след като течният кристал беше интегриран с вълновода, модулационните характеристики на течния кристал останаха непроменени. Изследователите подчертават, че проучването е просто доказателство за концепцията, така че има още много работа, преди технологията да може да се използва на практика. Например, настоящите устройства модулират всички вълноводи по един и същи начин, така че екипът работи за постигане на независим контрол на всеки отделен вълновод.


Време на публикуване: 14 май 2024 г