Ηλεκτροοπτική πόλωσηΟ έλεγχος πραγματοποιείται με femtosecond laser εγγραφή και διαμόρφωση υγρών κρυστάλλων
Ερευνητές στη Γερμανία ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο ελέγχου οπτικού σήματος συνδυάζοντας την εγγραφή με λέιζερ femtosecond και υγρούς κρυστάλλους.ηλεκτροοπτική διαμόρφωσηΕνσωματώνοντας ένα στρώμα υγρών κρυστάλλων στον κυματοδηγό, επιτυγχάνεται ο ηλεκτροοπτικός έλεγχος της κατάστασης πόλωσης της δέσμης. Η τεχνολογία ανοίγει εντελώς νέες δυνατότητες για συσκευές που βασίζονται σε τσιπ και σύνθετα φωτονικά κυκλώματα που κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας τεχνολογία εγγραφής λέιζερ femtosecond. Η ερευνητική ομάδα περιέγραψε λεπτομερώς πώς κατασκεύασε ρυθμιζόμενες πλάκες κύματος σε κυματοδηγούς από τηγμένο πυρίτιο. 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 (Σχήμα 1).
Συνδυάζοντας δύο βασικές τεχνολογίες για την επίτευξη καινοτόμου προόδου σε τρισδιάστατες φωτονικές ολοκληρωμένες συσκευές
Η ικανότητα των femtosecond λέιζερ να γράφουν με ακρίβεια κυματοδηγούς βαθιά μέσα στο υλικό, αντί 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, ακριβώς όπως ένα στυλό με ακρίβεια micron.
Η ερευνητική ομάδα συνδύασε δύο βασικές τεχνικές φωτονίων για να ενσωματώσει ένα στρώμα υγρών κρυστάλλων στον κυματοδηγό. Καθώς η δέσμη ταξιδεύει μέσα από τον κυματοδηγό και μέσα από τον υγρό κρύσταλλο, η φάση και η πόλωση της δέσμης αλλάζουν μόλις εφαρμοστεί ένα ηλεκτρικό πεδίο. Στη συνέχεια, η διαμορφωμένη δέσμη θα συνεχίσει να διαδίδεται μέσα από το δεύτερο μέρος 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 δυνατότητα προσαρμογής 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 ως...διαμορφωτέςγιαφωτονικές συσκευές.
Σχήμα 1 Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν στρώματα υγρών κρυστάλλων σε κυματοδηγούς που δημιουργήθηκαν με άμεση 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 υγρών κρυστάλλων στη διαμόρφωση κυματοδηγού λέιζερ femtosecond
Αν καιοπτική διαμόρφωσηΣτους κυματοδηγούς εγγραφής με λέιζερ femtosecond, η προηγούμενη επίτευξη της πόλωσης γινόταν κυρίως με την εφαρμογή τοπικής θέρμανσης στους κυματοδηγούς. Σε αυτή τη μελέτη, η πόλωση ελέγχονταν άμεσα με τη χρήση υγρών κρυστάλλων. «Η προσέγγισή μας έχει πολλά πιθανά πλεονεκτήματα: χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, δυνατότητα ανεξάρτητης επεξεργασίας μεμονωμένων κυματοδηγών και μειωμένη παρεμβολή μεταξύ γειτονικών κυματοδηγών», σημειώνουν οι ερευνητές. Για να ελέγξουν την αποτελεσματικότητα της συσκευής, η ομάδα εισήγαγε ένα λέιζερ στον κυματοδηγό και διαμόρφωσε το φως μεταβάλλοντας την τάση που εφαρμόζεται στο στρώμα υγρών κρυστάλλων. Οι αλλαγές πόλωσης που παρατηρήθηκαν στην έξοδο είναι σύμφωνες με τις θεωρητικές προσδοκίες. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι μετά την ενσωμάτωση του υγρού κρυστάλλου στον 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 μπορέσει 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