Поляризационная электрооптикаУправление осуществляется с помощью фемтосекундной лазерной записи и модуляции жидкими кристаллами.
Немецкие исследователи разработали новый метод управления оптическим сигналом, сочетающий фемтосекундную лазерную запись и жидкие кристаллы.электрооптическая модуляцияВстраивание слоя жидкого кристалла в волновод позволяет осуществлять электрооптическое управление состоянием поляризации луча. 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 описала, как они создали перестраиваемые волновые пластины в волноводах из плавленого кремния. При подаче напряжения на жидкий кристалл молекулы жидкого кристалла вращаются, что изменяет состояние поляризации света, проходящего через волновод. В проведенных экспериментах исследователям удалось успешно полностью модулировать поляризацию света на двух разных длинах волн видимого спектра (рис. 1).
Сочетание двух ключевых технологий для достижения инновационного прогресса в области 3D фотонных интегральных устройств.
Способность фемтосекундных лазеров точно создавать волноводы глубоко внутри материала, а не только на поверхности, делает их перспективной технологией для максимизации количества волноводов на одном чипе. Технология работает за счет фокусировки высокоинтенсивного лазерного луча внутри прозрачного материала. Когда интенсивность света достигает определенного уровня, луч изменяет свойства материала в точке приложения, подобно ручке с микронной точностью.
Исследовательская группа объединила две основные фотонные технологии для внедрения слоя жидких кристаллов в волновод. По мере прохождения луча через волновод и через жидкий кристалл, фаза и поляризация луча изменяются при приложении электрического поля. Впоследствии модулированный луч продолжает распространяться через вторую часть волновода, обеспечивая передачу оптического сигнала с модуляционными характеристиками. Эта гибридная технология, сочетающая две технологии, позволяет использовать преимущества обеих в одном устройстве: с одной стороны, высокую плотность концентрации света, создаваемую волноводным эффектом, а с другой — высокую регулируемость жидкого кристалла. Это исследование открывает новые возможности использования свойств жидких кристаллов для внедрения 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 использовать для изменения поляризации света, проходящего через волноводы.
Применение и преимущества жидких кристаллов в модуляции волноводов фемтосекундных лазеров.
Хотяоптическая модуляцияРанее в фемтосекундной лазерной записи волноводов это достигалось в основном путем локального нагрева волноводов, в данном исследовании поляризация контролировалась непосредственно с помощью жидких кристаллов. «Наш подход имеет несколько потенциальных преимуществ: меньшее энергопотребление, возможность независимой обработки отдельных волноводов и снижение интерференции между соседними волноводами», — отмечают исследователи. Для проверки эффективности устройства команда ввела лазер в волновод и модулировала свет, изменяя напряжение, подаваемое на слой жидкого кристалла. Наблюдаемые изменения поляризации на выходе соответствуют теоретическим ожиданиям. Исследователи также обнаружили, что после интеграции жидкого кристалла с волноводом характеристики модуляции жидкого кристалла остались неизменными. Исследователи подчеркивают, что это исследование является лишь подтверждением концепции, поэтому предстоит еще много работы, прежде чем эту технологию можно будет использовать на практике. Например, существующие устройства модулируют все волноводы одинаково, поэтому команда работает над достижением независимого управления каждым отдельным волноводом.
Дата публикации: 14 мая 2024 г.