Поляризация электрооптическаяуправление осуществляется с помощью фемтосекундной лазерной записи и жидкокристаллической модуляции
Исследователи из Германии разработали новый метод управления оптическим сигналом, объединив фемтосекундную лазерную запись и жидкие кристаллы.электрооптическая модуляция. Встраивая слой жидкого кристалла в волновод, реализуется электрооптический контроль состояния поляризации луча. Технология открывает совершенно новые возможности для устройств на основе чипов и сложных фотонных схем, созданных с использованием технологии фемтосекундной лазерной записи. Исследовательская группа подробно описала, как они изготавливали настраиваемые волновые пластины в волноводах из сплавленного кремния. Когда к жидкому кристаллу прикладывается напряжение, молекулы жидкого кристалла вращаются, что изменяет состояние поляризации света, передаваемого в волноводе. В проведенных экспериментах исследователи успешно полностью модулировали поляризацию света на двух различных видимых длинах волн (рисунок 1).
Объединение двух ключевых технологий для достижения инновационного прогресса в области 3D-фотонных интегрированных устройств
Способность фемтосекундных лазеров точно писать волноводы глубоко внутри материала, а не только на поверхности, делает их перспективной технологией для максимизации количества волноводов на одном чипе. Технология работает путем фокусировки высокоинтенсивного лазерного луча внутри прозрачного материала. Когда интенсивность света достигает определенного уровня, луч изменяет свойства материала в точке своего применения, как ручка с микронной точностью.
Исследовательская группа объединила две основные фотонные технологии для встраивания слоя жидких кристаллов в волновод. По мере того, как луч проходит через волновод и через жидкий кристалл, фаза и поляризация луча изменяются после приложения электрического поля. Впоследствии модулированный луч будет продолжать распространяться через вторую часть волновода, таким образом достигая передачи оптического сигнала с характеристиками модуляции. Эта гибридная технология, объединяющая две технологии, позволяет использовать преимущества обеих в одном устройстве: с одной стороны, высокую плотность концентрации света, вызванную эффектом волновода, а с другой стороны, высокую регулируемость жидкого кристалла. Это исследование открывает новые способы использования свойств жидких кристаллов для встраивания волноводов в общий объем устройств, какмодуляторыдляфотонные устройства.
Рисунок 1. Исследователи внедрили слои жидких кристаллов в волноводы, созданные методом прямой лазерной записи, и полученное гибридное устройство можно использовать для изменения поляризации света, проходящего через волноводы.
Применение и преимущества жидких кристаллов в волноводной модуляции фемтосекундного лазера
Хотяоптическая модуляцияв фемтосекундных лазерных волноводах запись ранее достигалась в основном путем применения локального нагрева к волноводам, в этом исследовании поляризация напрямую контролировалась с помощью жидких кристаллов. «Наш подход имеет несколько потенциальных преимуществ: более низкое энергопотребление, возможность независимой обработки отдельных волноводов и снижение помех между соседними волноводами», — отмечают исследователи. Чтобы проверить эффективность устройства, команда ввела лазер в волновод и модулировала свет, изменяя напряжение, приложенное к слою жидкого кристалла. Изменения поляризации, наблюдаемые на выходе, соответствуют теоретическим ожиданиям. Исследователи также обнаружили, что после того, как жидкий кристалл был интегрирован с волноводом, характеристики модуляции жидкого кристалла остались неизменными. Исследователи подчеркивают, что исследование является всего лишь доказательством концепции, поэтому еще предстоит проделать большую работу, прежде чем технологию можно будет использовать на практике. Например, современные устройства модулируют все волноводы одинаково, поэтому команда работает над достижением независимого управления каждым отдельным волноводом.
Время публикации: 14 мая 2024 г.