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 модуляцияВстраивание слоя жидкого кристалла в волновод позволяет реализовать электрооптическое управление состоянием поляризации пучка. Эта технология открывает совершенно новые возможности для устройств на базе чипов и сложных фотонных схем, созданных с использованием технологии фемтосекундной лазерной записи. Исследовательская группа подробно описала процесс создания перестраиваемых волновых пластин в волноводах из плавленого кремния. При подаче напряжения на жидкий кристалл его молекулы вращаются, что изменяет состояние поляризации света, проходящего по волноводу. В ходе проведенных экспериментов исследователям удалось полностью модулировать поляризацию света на двух различных длинах волн видимого диапазона (рис. 1).
Объединение двух ключевых технологий для достижения инновационного прогресса в области 3D-фотонных интегрированных устройств
Способность фемтосекундных лазеров точно прописывать волноводы глубоко внутри материала, а не только на его поверхности, делает их перспективной технологией для максимального увеличения количества волноводов на одном чипе. Технология основана на фокусировке высокоинтенсивного лазерного луча внутри прозрачного материала. Когда интенсивность света достигает определённого уровня, луч меняет свойства материала в точке воздействия, подобно ручке с микронной точностью.
Исследовательская группа объединила две основные фотонные технологии для встраивания слоя жидких кристаллов в волновод. При прохождении луча через волновод и жидкий кристалл фаза и поляризация луча изменяются под действием электрического поля. Впоследствии модулированный луч продолжает распространяться через вторую часть волновода, обеспечивая передачу оптического сигнала с модуляционными характеристиками. Эта гибридная технология, объединяющая две технологии, позволяет объединить преимущества обеих в одном устройстве: с одной стороны, высокую плотность концентрации света, достигаемую за счет волноводного эффекта, а с другой стороны, высокую регулируемость жидкого кристалла. Данное исследование открывает новые способы использования свойств жидких кристаллов для встраивания волноводов в общий объем устройств, таких какмодуляторыдляфотонные устройства.
Рисунок 1. Исследователи внедрили слои жидких кристаллов в волноводы, созданные методом прямой лазерной записи, и получившееся гибридное устройство можно использовать для изменения поляризации света, проходящего через волноводы.
Применение и преимущества жидких кристаллов в модуляции фемтосекундного лазерного волновода
Хотяоптическая модуляцияВ фемтосекундных лазерных волноводах поляризация ранее достигалась преимущественно за счёт локального нагрева волноводов, в данном исследовании поляризация напрямую управлялась с помощью жидких кристаллов. «Наш подход имеет несколько потенциальных преимуществ: более низкое энергопотребление, возможность независимой обработки отдельных волноводов и снижение интерференции между соседними волноводами», — отмечают исследователи. Чтобы проверить эффективность устройства, команда ввела лазер в волновод и модулировала свет, изменяя напряжение, приложенное к слою жидкого кристалла. Наблюдаемые на выходе изменения поляризации согласуются с теоретическими ожиданиями. Исследователи также обнаружили, что после интеграции жидкого кристалла в волновод его модуляционные характеристики остались неизменными. Исследователи подчеркивают, что исследование является лишь подтверждением концепции, поэтому предстоит ещё много работы, прежде чем технология будет применена на практике. Например, современные устройства модулируют все волноводы одинаково, поэтому группа работает над достижением независимого управления каждым отдельным волноводом.
Время публикации: 14 мая 2024 г.