Поляризаційне електрооптичне керування реалізується за допомогою фемтосекундного лазерного запису та рідкокристалічної модуляції

Поляризаційно-електроптичнийкерування реалізується за допомогою фемтосекундного лазерного запису та рідкокристалічної модуляції

Німецькі дослідники розробили новий метод оптичного керування сигналом, поєднуючи фемтосекундний лазерний запис і рідкі кристали.електрооптична модуляціяВбудовуючи шар рідких кристалів у хвилевід, реалізується електрооптичне керування станом поляризації променя. Ця технологія відкриває абсолютно нові можливості для пристроїв на основі чіпів та складних фотонних схем, виготовлених за допомогою технології фемтосекундного лазерного запису. Дослідницька група детально описала, як вони створили настроювані хвильові пластини в плавлених кремнієвих хвилеводах. Коли до рідкого кристала прикладається 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 (Рисунок 1).

Поєднання двох ключових технологій для досягнення інноваційного прогресу в інтегрованих 3D-фотонних пристроях
Здатність фемтосекундних лазерів точно записувати хвилеводи глибоко всередині матеріалу, а не лише на його поверхні, робить їх перспективною технологією для максимізації кількості хвилеводів на одному чіпі. Технологія працює шляхом фокусування високоінтенсивного лазерного променя всередині прозорого матеріалу. Коли інтенсивність світла досягає певного рівня, промінь змінює властивості матеріалу в точці його застосування, подібно до ручки з мікронною точністю.
Дослідницька група поєднала два основні фотонні методи для вбудовування шару рідких кристалів у хвилевід. Коли промінь проходить через хвилевід і через рідкий кристал, фаза та поляризація променя змінюються після застосування електричного поля. Згодом модульований промінь продовжуватиме поширюватися через другу частину хвилеводу, таким чином досягаючи передачі оптичного сигналу з модуляційними характеристиками. Ця гібридна технологія, що поєднує дві технології, дозволяє використовувати переваги обох в одному пристрої: з одного боку, високу щільність концентрації світла, що виникає завдяки ефекту хвилеводу, а з іншого боку, високу регульованість рідкого кристала. Це дослідження відкриває нові способи використання властивостей рідких кристалів для вбудовування хвилеводів у загальний об'єм пристроїв, як...модуляторидляфотонні пристрої.

Рисунок 1. Дослідники вбудували шари рідких кристалів у хвилеводи, створені за допомогою прямого лазерного запису, і отриманий гібридний пристрій можна було використовувати для зміни поляризації світла, що проходить через хвилеводи.

Застосування та переваги рідкокристалічної модуляції фемтосекундного лазерного хвилеводу
Хочаоптична модуляціяУ фемтосекундних лазерних хвилеводах запису раніше досягався переважно шляхом локального нагрівання хвилеводів, у цьому дослідженні поляризація безпосередньо контролювалася за допомогою рідких кристалів. «Наш підхід має кілька потенційних переваг: нижче енергоспоживання, можливість обробляти окремі хвилеводи незалежно та зменшення інтерференції між сусідніми хвилеводами», – зазначають дослідники. Щоб перевірити ефективність пристрою, команда ввела лазер у хвилевід та модулювала світло, змінюючи напругу, що прикладається до шару рідкого кристала. Зміни поляризації, що спостерігаються на виході, відповідають теоретичним очікуванням. Дослідники також виявили, що після інтеграції рідкого кристала з хвилеводом характеристики модуляції рідкого кристала залишалися незмінними. Дослідники наголошують, що дослідження є лише доказом концепції, тому ще багато роботи потрібно виконати, перш ніж технологію можна буде використовувати на практиці. Наприклад, сучасні пристрої модулюють усі хвилеводи однаково, тому команда працює над досягненням незалежного керування кожним окремим хвилеводом.