Polarizačné elektrooptické riadenie je realizované femtosekundovým laserovým zápisom a moduláciou tekutých kryštálov

Polarizačná elektro-optickáovládanie je realizované femtosekundovým laserovým zápisom a moduláciou tekutých kryštálov

Vedci v Nemecku vyvinuli novú metódu kontroly optického signálu kombináciou femtosekundového laserového zápisu a tekutých kryštálovelektrooptická modulácia. Vložením vrstvy tekutých kryštálov do vlnovodu sa realizuje elektrooptická kontrola stavu polarizácie lúča. Táto technológia otvára úplne nové možnosti pre čipové zariadenia a zložité fotonické obvody vyrobené pomocou technológie femtosekundového laserového zápisu. Výskumný tím podrobne opísal, ako vyrobili laditeľné vlnové platne v tavených kremíkových vlnovodoch. Keď je na tekutý kryštál privedené napätie, molekuly tekutých kryštálov rotujú, čo mení stav polarizácie svetla prenášaného vo vlnovode. V uskutočnených experimentoch výskumníci úspešne úplne modulovali polarizáciu svetla na dvoch rôznych viditeľných vlnových dĺžkach (obrázok 1).

Spojenie dvoch kľúčových technológií na dosiahnutie inovatívneho pokroku v 3D fotonických integrovaných zariadeniach
Schopnosť femtosekundových laserov presne zapisovať vlnovody hlboko vo vnútri materiálu, a nie len na povrchu, z nich robí sľubnú technológiu na maximalizáciu počtu vlnovodov na jednom čipe. Technológia funguje tak, že sa laserový lúč vysokej intenzity sústreďuje do priehľadného materiálu. Keď intenzita svetla dosiahne určitú úroveň, lúč zmení vlastnosti materiálu v mieste aplikácie, rovnako ako pero s mikrónovou presnosťou.
Výskumný tím skombinoval dve základné fotónové techniky na vloženie vrstvy tekutých kryštálov do vlnovodu. Keď lúč prechádza cez vlnovod a cez tekutý kryštál, zmení sa fáza a polarizácia lúča, keď sa aplikuje elektrické pole. Následne sa bude modulovaný lúč ďalej šíriť cez druhú časť vlnovodu, čím sa dosiahne prenos optického signálu s modulačnými charakteristikami. Táto hybridná technológia kombinujúca tieto dve technológie umožňuje výhody oboch v tom istom zariadení: na jednej strane vysokú hustotu koncentrácie svetla spôsobenú efektom vlnovodu a na druhej strane vysokú nastaviteľnosť tekutého kryštálu. Tento výskum otvára nové spôsoby využitia vlastností tekutých kryštálov na začlenenie vlnovodov do celkového objemu zariadení ako napr.modulátoryprefotonické zariadenia.

Obrázok 1 Výskumníci vložili vrstvy tekutých kryštálov do vlnovodov vytvorených priamym laserovým zápisom a výsledné hybridné zariadenie by sa dalo použiť na zmenu polarizácie svetla prechádzajúceho cez vlnovody.

Aplikácia a výhody tekutých kryštálov v modulácii femtosekundového laserového vlnovodu
Hocioptická moduláciavo femtosekundových laserových vlnovodoch bola predtým dosiahnutá predovšetkým aplikáciou lokálneho ohrevu na vlnovod, v tejto štúdii bola polarizácia priamo riadená pomocou tekutých kryštálov. "Náš prístup má niekoľko potenciálnych výhod: nižšiu spotrebu energie, schopnosť spracovať jednotlivé vlnovody nezávisle a zníženú interferenciu medzi susednými vlnovodmi," poznamenávajú vedci. Na testovanie účinnosti zariadenia tím vstrekol laser do vlnovodu a moduloval svetlo zmenou napätia aplikovaného na vrstvu tekutých kryštálov. Polarizačné zmeny pozorované na výstupe sú v súlade s teoretickými očakávaniami. Vedci tiež zistili, že po integrácii tekutého kryštálu s vlnovodom zostali modulačné charakteristiky tekutého kryštálu nezmenené. Výskumníci zdôrazňujú, že štúdia je len dôkazom konceptu, takže pred použitím technológie v praxi je potrebné vykonať ešte veľa práce. Súčasné zariadenia napríklad modulujú všetky vlnovody rovnakým spôsobom, takže tím pracuje na dosiahnutí nezávislého ovládania každého jednotlivého vlnovodu.