Поляризационный электрооптическийуправление осуществляется фемтосекундной лазерной записью и жидкокристаллической модуляцией
Исследователи из Германии разработали новый метод управления оптическим сигналом, объединив фемтосекундную лазерную запись и жидкий кристалл.электрооптическая модуляция. Путем внедрения жидкокристаллического слоя в волновод реализуется электрооптический контроль состояния поляризации пучка. Эта технология открывает совершенно новые возможности для устройств на основе чипов и сложных фотонных схем, созданных с использованием технологии фемтосекундной лазерной записи. Исследовательская группа подробно рассказала, как они сделали перестраиваемые волновые пластины в волноводах из плавленого кремния. Когда к жидкому кристаллу приложено напряжение, молекулы жидкого кристалла вращаются, что изменяет состояние поляризации света, передаваемого в волноводе. В проведенных экспериментах исследователи успешно полностью модулировали поляризацию света на двух разных видимых длинах волн (рис. 1).
Объединение двух ключевых технологий для достижения инновационного прогресса в области 3D-фотонных интегрированных устройств.
Способность фемтосекундных лазеров точно записывать волноводы глубоко внутри материала, а не только на поверхности, делает их многообещающей технологией, позволяющей максимизировать количество волноводов на одном чипе. Технология работает путем фокусировки лазерного луча высокой интенсивности внутри прозрачного материала. Когда интенсивность света достигает определенного уровня, луч меняет свойства материала в точке приложения, подобно ручке с точностью до микрона.
Исследовательская группа объединила два основных фотонных метода для внедрения слоя жидких кристаллов в волновод. Когда луч проходит через волновод и жидкий кристалл, фаза и поляризация луча изменяются при приложении электрического поля. В дальнейшем модулированный луч продолжит распространяться по второй части волновода, обеспечивая таким образом передачу оптического сигнала с модуляционными характеристиками. Эта гибридная технология, объединяющая две технологии, обеспечивает преимущества обеих в одном устройстве: с одной стороны, высокая плотность концентрации света, вызванная волноводным эффектом, и, с другой стороны, высокая регулируемость жидкого кристалла. Данное исследование открывает новые возможности использования свойств жидких кристаллов для встраивания волноводов в общий объем устройств.модуляторыдляфотонные устройства.
Рисунок 1. Исследователи внедрили слои жидких кристаллов в волноводы, созданные методом прямой лазерной записи, и полученное гибридное устройство можно было бы использовать для изменения поляризации света, проходящего через волноводы.
Применение и преимущества жидких кристаллов в модуляции фемтосекундных лазерных волноводов
Хотяоптическая модуляцияв фемтосекундных лазерных волноводах запись ранее достигалась в первую очередь за счет локального нагрева волноводов, в данном 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, согласуются с теоретическими ожиданиями. Исследователи также обнаружили, что после интеграции жидкого кристалла с волноводом его модуляционные характеристики остались неизменными. Исследователи подчеркивают, что исследование является всего лишь подтверждением концепции, поэтому предстоит проделать еще много работы, прежде чем технологию можно будет использовать на практике. Например, современные устройства модулируют все волноводы одинаковым образом, поэтому команда работает над достижением независимого управления каждым отдельным волноводом.
Время публикации: 14 мая 2024 г.