Ο ηλεκτροοπτικός έλεγχος πόλωσης πραγματοποιείται με γραφή λέιζερ femtosecond και διαμόρφωση υγρών κρυστάλλων

Ηλεκτροοπτική πόλωσηςΟ έλεγχος πραγματοποιείται με γραφή λέιζερ femtosecond και διαμόρφωση υγρών κρυστάλλων

Ερευνητές στη Γερμανία ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο ελέγχου οπτικού σήματος συνδυάζοντας γραφή λέιζερ femtosecond και υγρούς κρυστάλλουςηλεκτροοπτική διαμόρφωση. Με την ενσωμάτωση του στρώματος υγρών κρυστάλλων στον κυματοδηγό, πραγματοποιείται ο ηλεκτρο-οπτικός έλεγχος της κατάστασης πόλωσης δέσμης. Η τεχνολογία ανοίγει εντελώς νέες δυνατότητες για συσκευές που βασίζονται σε τσιπ και πολύπλοκα φωτονικά κυκλώματα που κατασκευάζονται με τεχνολογία γραφής λέιζερ femtosecond. Η ερευνητική ομάδα εξέθεσε πώς κατασκεύασε συντονίσιμες πλάκες κυμάτων σε συντηγμένους κυματοδηγούς πυριτίου. Όταν εφαρμόζεται τάση στον υγρό κρύσταλλο, τα μόρια υγρών κρυστάλλων περιστρέφονται, γεγονός που αλλάζει την κατάσταση πόλωσης του φωτός που μεταδίδεται στον κυματοδηγό. Στα πειράματα που διεξήχθησαν, οι ερευνητές διαμόρφωσαν με επιτυχία πλήρως την πόλωση του φωτός σε δύο διαφορετικά ορατά μήκη κύματος (Εικόνα 1).

Συνδυάζοντας δύο βασικές τεχνολογίες για την επίτευξη καινοτόμου προόδου σε 3D φωτονικές ενσωματωμένες συσκευές
Η ικανότητα των λέιζερ femtosecond να γράφουν με ακρίβεια κυματοδηγούς βαθιά μέσα στο υλικό, και όχι μόνο στην επιφάνεια, τα καθιστά μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία για τη μεγιστοποίηση του αριθμού των κυματοδηγών σε ένα μόνο τσιπ. Η τεχνολογία λειτουργεί εστιάζοντας μια δέσμη λέιζερ υψηλής έντασης μέσα σε ένα διαφανές υλικό. Όταν η ένταση του φωτός φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, η δέσμη αλλάζει τις ιδιότητες του υλικού στο σημείο εφαρμογής της, όπως ακριβώς ένα στυλό με ακρίβεια μικρομέτρων.
Η ερευνητική ομάδα συνδύασε δύο βασικές τεχνικές φωτονίων για να ενσωματώσει ένα στρώμα υγρών κρυστάλλων στον κυματοδηγό. Καθώς η δέσμη ταξιδεύει μέσω του κυματοδηγού και μέσω του υγρού κρυστάλλου, η φάση και η πόλωση της δέσμης αλλάζουν μόλις εφαρμοστεί ένα ηλεκτρικό πεδίο. Στη συνέχεια, η διαμορφωμένη δέσμη θα συνεχίσει να διαδίδεται μέσω του δεύτερου τμήματος του κυματοδηγού, επιτυγχάνοντας έτσι τη μετάδοση του οπτικού σήματος με χαρακτηριστικά διαμόρφωσης. Αυτή η υβριδική τεχνολογία που συνδυάζει τις δύο τεχνολογίες επιτρέπει τα πλεονεκτήματα και των δύο στην ίδια συσκευή: αφενός, την υψηλή πυκνότητα συγκέντρωσης φωτός που προκαλείται από το φαινόμενο του κυματοδηγού και αφετέρου, την υψηλή προσαρμοστικότητα του υγρού κρυστάλλου. Αυτή η έρευνα ανοίγει νέους τρόπους για τη χρήση των ιδιοτήτων των υγρών κρυστάλλων για την ενσωμάτωση κυματοδηγών στον συνολικό όγκο των συσκευών όπωςδιαμορφωτέςγιαφωτονικές συσκευές.

""

Εικόνα 1 Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν στρώματα υγρών κρυστάλλων σε κυματοδηγούς που δημιουργήθηκαν με απευθείας γραφή με λέιζερ και η προκύπτουσα υβριδική συσκευή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να αλλάξει την πόλωση του φωτός που διέρχεται από τους κυματοδηγούς

Εφαρμογή και πλεονεκτήματα του υγρού κρυστάλλου στη διαμόρφωση κυματοδηγού λέιζερ femtosecond
Αν καιοπτική διαμόρφωσηστους κυματοδηγούς γραφής λέιζερ femtosecond προηγουμένως επιτυγχανόταν κυρίως με την εφαρμογή τοπικής θέρμανσης στους κυματοδηγούς, σε αυτή τη μελέτη, η πόλωση ελεγχόταν άμεσα με τη χρήση υγρών κρυστάλλων. «Η προσέγγισή μας έχει πολλά πιθανά πλεονεκτήματα: χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, ικανότητα επεξεργασίας μεμονωμένων κυματοδηγών ανεξάρτητα και μειωμένη παρεμβολή μεταξύ γειτονικών κυματοδηγών», σημειώνουν οι ερευνητές. Για να ελέγξει την αποτελεσματικότητα της συσκευής, η ομάδα έγχυσε ένα λέιζερ στον κυματοδηγό και διαμόρφωσε το φως μεταβάλλοντας την τάση που εφαρμόζεται στο στρώμα υγρών κρυστάλλων. Οι αλλαγές πόλωσης που παρατηρούνται στην έξοδο είναι συνεπείς με τις θεωρητικές προσδοκίες. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι μετά την ενσωμάτωση του υγρού κρυστάλλου με τον κυματοδηγό, τα χαρακτηριστικά διαμόρφωσης του υγρού κρυστάλλου παρέμειναν αμετάβλητα. Οι ερευνητές τονίζουν ότι η μελέτη είναι απλώς μια απόδειξη της ιδέας, επομένως υπάρχει ακόμη πολλή δουλειά που πρέπει να γίνει πριν η τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην πράξη. Για παράδειγμα, οι τρέχουσες συσκευές διαμορφώνουν όλους τους κυματοδηγούς με τον ίδιο τρόπο, επομένως η ομάδα εργάζεται για να επιτύχει ανεξάρτητο έλεγχο κάθε μεμονωμένου κυματοδηγού.


Ώρα δημοσίευσης: 14 Μαΐου 2024