Polarizačná elektrooptická kontrola sa realizuje pomocou femtosekundového laserového písania a moduláciou tekutých kryštálov

Polarizačný elektrooptickýKontrola sa realizuje pomocou femtosekundového laserového písania a moduláciou tekutých kryštálov

Vedci v Nemecku vyvinuli novú metódu kontroly optického signálu kombináciou femtosekundového laserového písania a tekutého kryštáluelektrooptická modulácia. Vložením vrstvy tekutých kryštálov do vlnovodu sa realizuje elektrooptická kontrola stavu polarizácie lúča. Táto technológia sa otvára úplne nové možnosti pre zariadenia založené na čipoch a zložité fotonické obvody vyrobené pomocou technológie písania femtosekundových laserov. Výskumný tím podrobne opísal, ako urobili laditeľné vlnové dosky fúzovanými kremíkovými vlnovodmi. Keď sa napätie aplikuje na kvapalný kryštál, molekuly kvapalného kryštálu sa otáčajú, čo mení stav polarizácie svetla prenášaného vo vlnovode. V experimentoch vedci úspešne úplne modulovali polarizáciu svetla pri dvoch rôznych viditeľných vlnových dĺžkach (obrázok 1).

Kombinácia dvoch kľúčových technológií na dosiahnutie inovatívneho pokroku v 3D fotonických integrovaných zariadeniach
Schopnosť femtosekundových laserov presne písať vlnovody hlboko do materiálu, a nielen na povrchu, z nich robí sľubnú technológiu na maximalizáciu počtu vlnovodov na jednom čipe. Táto technológia funguje tak, že zaostruje vysoko intenzívny laserový lúč vo vnútri priehľadného materiálu. Keď intenzita svetla dosiahne určitú úroveň, lúč zmení vlastnosti materiálu v bode aplikácie, rovnako ako pero s presnosťou mikrónu.
Výskumný tím kombinoval dve základné fotónové techniky, aby vložili vrstvu tekutých kryštálov vo vlnovode. Keď lúč prechádza vlnovodom a tekutým kryštálom, po nanesení elektrického poľa sa fáza a polarizácia lúča mení. Následne sa modulovaný lúč bude naďalej 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 vysoká hustota koncentrácie svetla spôsobená vlnovodom a na druhej strane vysoká nastaviteľnosť tekutého kryštálu. Tento výskum otvára nové spôsoby použitia vlastností tekutých kryštálov na vloženie vlnovodov do celkového objemu zariadení akomodulátoryprefotonické zariadenia.

Obrázok 1 Vedci vložené vrstvy tekutých kryštálov na vlnovody vytvorené priamym laserovým písaním a výsledné hybridné zariadenie by sa mohlo použiť na zmenu polarizácie svetla prechádzajúcich vlnovodami cez vlnovody

Aplikácia a výhody tekutého kryštálu pri modulácii femtosekundového laserového vlnovodu
Hocioptická moduláciaPri femtosekundových laserových písacích vlnovode sa predtým dosiahli predovšetkým použitím miestneho zahrievania na vlnovody, v tejto štúdii sa polarizácia priamo riadila pomocou tekutých kryštálov. „Náš prístup má niekoľko potenciálnych výhod: nižšia spotreba energie, schopnosť nezávisle spracovať jednotlivé vlnovody a znížené rušenie medzi susednými vlnovodami,“ poznamenávajú vedci. Aby sa otestovala účinnosť zariadenia, tím vstrekol laser do vlnovodu a moduloval svetlo zmenou napätia aplikovaného na vrstvu kvapalného kryštálu. Zmeny polarizácie pozorované na výstupe sú v súlade s teoretickými očakávaniami. Vedci tiež zistili, že po integrácii kvapalného kryštálu s vlnovodom zostali modulačné charakteristiky tekutého kryštálu nezmenené. Vedci zdôrazňujú, že štúdia je iba dôkazom koncepcie, takže ešte stále treba urobiť veľa práce, kým sa táto technológia môže použiť v praxi. Napríklad súčasné zariadenia modulujú všetky vlnovody rovnakým spôsobom, takže tím pracuje na dosiahnutí nezávislej kontroly nad každým jednotlivým vlnovodom.