Controlul electro-optic al polarizării este realizat prin scriere cu laser în femtosecundă și modulare cu cristale lichide

Polarizare electro-opticăcontrolul este realizat prin scriere cu laser femtosecundă și modulare cu cristale lichide

Cercetătorii din Germania au dezvoltat o nouă metodă de control al semnalului optic, combinând scrierea cu laser în femtosecundă și cristale lichidemodulația electro-optică. Prin încorporarea stratului de cristale lichide în ghidul de undă, se realizează controlul electro-optic al stării de polarizare a fasciculului. Tehnologia deschide posibilități complet noi pentru dispozitive bazate pe cip și circuite fotonice complexe realizate folosind tehnologia de scriere cu laser femtosecundă. Echipa de cercetare a detaliat modul în care au realizat plăci de undă reglabile în ghiduri de undă de siliciu topite. Când se aplică o tensiune cristalului lichid, moleculele de cristale lichide se rotesc, ceea ce modifică starea de polarizare a luminii transmise în ghidul de undă. În experimentele efectuate, cercetătorii au modulat complet polarizarea luminii la două lungimi de undă vizibile diferite (Figura 1).

Combinând două tehnologii cheie pentru a obține progrese inovatoare în dispozitivele integrate fotonice 3D
Capacitatea laserelor femtosecunde de a scrie cu precizie ghiduri de undă adânc în interiorul materialului, mai degrabă decât doar pe suprafață, le face o tehnologie promițătoare pentru a maximiza numărul de ghiduri de undă pe un singur cip. Tehnologia funcționează prin focalizarea unui fascicul laser de mare intensitate în interiorul unui material transparent. Când intensitatea luminii atinge un anumit nivel, fasciculul modifică proprietățile materialului în punctul său de aplicare, la fel ca un stilou cu acuratețe micronică.
Echipa de cercetare a combinat două tehnici de bază de fotoni pentru a încorpora un strat de cristale lichide în ghidul de undă. Pe măsură ce fasciculul călătorește prin ghidul de undă și prin cristalul lichid, faza și polarizarea fasciculului se schimbă odată ce se aplică un câmp electric. Ulterior, fasciculul modulat va continua să se propage prin a doua parte a ghidului de undă, realizând astfel transmiterea semnalului optic cu caracteristici de modulație. Această tehnologie hibridă care combină cele două tehnologii permite avantajele ambelor în același dispozitiv: pe de o parte, densitatea mare a concentrației luminii determinată de efectul de ghid de undă și, pe de altă parte, ajustabilitatea ridicată a cristalului lichid. Această cercetare deschide noi modalități de utilizare a proprietăților cristalelor lichide pentru a încorpora ghiduri de undă în volumul total al dispozitivelor, camodulatoripentrudispozitive fotonice.

Figura 1 Cercetătorii au încorporat straturi de cristale lichide în ghidurile de undă create prin scriere directă cu laser, iar dispozitivul hibrid rezultat ar putea fi folosit pentru a schimba polarizarea luminii care trece prin ghidurile de undă.

Aplicarea și avantajele cristalului lichid în modularea ghidului de undă laser femtosecunde
Deşimodulația opticăîn ghidurile de undă de scriere cu laser femtosecunde a fost realizată anterior în primul rând prin aplicarea încălzirii locale la ghidurile de undă, în acest studiu, polarizarea a fost controlată direct prin utilizarea cristalelor lichide. „Abordarea noastră are câteva avantaje potențiale: consum redus de energie, capacitatea de a procesa ghiduri de undă individuale în mod independent și interferență redusă între ghidurile de undă adiacente”, notează cercetătorii. Pentru a testa eficacitatea dispozitivului, echipa a injectat un laser în ghidul de undă și a modulat lumina variind tensiunea aplicată stratului de cristale lichide. Modificările de polarizare observate la ieșire sunt în concordanță cu așteptările teoretice. De asemenea, cercetătorii au descoperit că, după ce cristalul lichid a fost integrat cu ghidul de undă, caracteristicile de modulare ale cristalului lichid au rămas neschimbate. Cercetătorii subliniază că studiul este doar o dovadă a conceptului, așa că mai este mult de lucru înainte ca tehnologia să poată fi utilizată în practică. De exemplu, dispozitivele actuale modulează toate ghidurile de undă în același mod, astfel încât echipa lucrează pentru a obține un control independent al fiecărui ghid de undă individual.