Поляризаційний електрооптичний контроль реалізований за допомогою фемтосекундного лазерного запису та рідкокристалічної модуляції

Поляризаційна електрооптикауправління реалізовано за допомогою фемтосекундного лазерного запису та рідкокристалічної модуляції

Дослідники з Німеччини розробили новий метод керування оптичним сигналом, поєднавши фемтосекундний лазерний запис і рідкий кристалелектрооптична модуляція. Шляхом вбудовування рідкокристалічного шару в хвилевід реалізується електрооптичний контроль стану поляризації променя. Ця технологія відкриває абсолютно нові можливості для пристроїв на основі чіпів і складних фотонних схем, створених за допомогою технології фемтосекундного лазерного запису. Дослідницька група детально розповіла, як вони створили регульовані хвильові пластини в хвилеводах з плавленого кремнію. Коли на рідкий кристал подається напруга, молекули рідкого кристала обертаються, що змінює стан поляризації світла, що проходить у хвилеводі. У проведених експериментах дослідники успішно повністю модулювали поляризацію світла на двох різних видимих ​​довжинах хвиль (рис. 1).

Поєднання двох ключових технологій для досягнення інноваційного прогресу в 3D фотонних інтегрованих пристроях
Здатність фемтосекундних лазерів точно записувати хвилеводи глибоко всередині матеріалу, а не просто на поверхні, робить їх перспективною технологією для максимізації кількості хвилеводів на одному чіпі. Технологія працює шляхом фокусування лазерного променя високої інтенсивності всередині прозорого матеріалу. Коли інтенсивність світла досягає певного рівня, промінь змінює властивості матеріалу в точці його застосування, як ручка з мікронною точністю.
Дослідницька група поєднала дві основні фотонні методи, щоб вбудувати шар рідких кристалів у хвилевід. Коли промінь проходить через хвилевід і через рідкий кристал, фаза і поляризація променя змінюються, коли прикладається електричне поле. Згодом модульований промінь буде продовжувати поширюватися через другу частину хвилеводу, таким чином досягаючи передачі оптичного сигналу з характеристиками модуляції. Ця гібридна технологія, що поєднує обидві технології, забезпечує переваги обох в одному пристрої: з одного боку, висока щільність концентрації світла, спричинена ефектом хвилеводу, а з іншого боку, висока можливість регулювання рідкого кристала. Це дослідження відкриває нові шляхи використання властивостей рідких кристалів для вбудовування хвилеводів у загальний об’єм пристроїв, якмодуляторидляфотонні пристрої.

Малюнок 1. Дослідники вбудували рідкокристалічні шари в хвилеводи, створені прямим лазерним записом, і отриманий гібридний пристрій можна було використовувати для зміни поляризації світла, що проходить через хвилеводи.

Застосування та переваги рідкого кристала в фемтосекундній лазерній хвилеводній модуляції
Хочаоптична модуляціяу фемтосекундних лазерних пишучих хвилеводах раніше досягалося переважно шляхом застосування локального нагріву до хвилеводів, у цьому дослідженні поляризація контролювалася безпосередньо за допомогою рідких кристалів. «Наш підхід має кілька потенційних переваг: менше енергоспоживання, можливість незалежно обробляти окремі хвилеводи та зменшені перешкоди між сусідніми хвилеводами», — зазначають дослідники. Щоб перевірити ефективність пристрою, команда ввела лазер у хвилевід і модулювала світло, змінюючи напругу, що прикладається до рідкокристалічного шару. Зміни поляризації, що спостерігаються на виході, узгоджуються з теоретичними очікуваннями. Дослідники також виявили, що після інтеграції рідкого кристала з хвилеводом характеристики модуляції рідкого кристала залишилися незмінними. Дослідники наголошують, що дослідження є лише підтвердженням концепції, тому попереду ще багато роботи, перш ніж технологію можна буде використовувати на практиці. Наприклад, сучасні пристрої модулюють усі хвилеводи однаково, тому команда працює над досягненням незалежного контролю кожного окремого хвилеводу.