Polarizacijska elektrooptička kontrola ostvaruje se femtosekundnim laserskim zapisom i modulacijom tekućih kristala

Polarizacijski elektrooptičkikontrola se ostvaruje femtosekundnim laserskim zapisom i modulacijom tekućih kristala

Istraživači u Njemačkoj razvili su novu metodu kontrole optičkog signala kombinirajući femtosekundno lasersko pisanje i tekući kristalelektrooptička modulacija. Ugradnjom sloja tekućeg kristala u valovod ostvaruje se elektrooptička kontrola stanja polarizacije snopa. Tehnologija otvara potpuno nove mogućnosti za uređaje temeljene na čipu i složene fotonske sklopove izrađene korištenjem tehnologije femtosekundnog laserskog pisanja. Istraživački tim detaljno je opisao kako su napravili podesive valne ploče u valovodima od spojenog silicija. Kada se na tekući kristal primijeni napon, molekule tekućeg kristala se okreću, što mijenja stanje polarizacije svjetlosti koja se prenosi u valovodu. U provedenim eksperimentima istraživači su uspješno u potpunosti modulirali polarizaciju svjetlosti na dvije različite vidljive valne duljine (slika 1).

Kombinacija dviju ključnih tehnologija za postizanje inovativnog napretka u 3D fotoničkim integriranim uređajima
Sposobnost femtosekundnih lasera da precizno upisuju valovode duboko u materijal, a ne samo na površini, čini ih obećavajućom tehnologijom za maksimiziranje broja valovoda na jednom čipu. Tehnologija funkcionira fokusiranjem laserske zrake visokog intenziteta unutar prozirnog materijala. Kada intenzitet svjetlosti dosegne određenu razinu, zraka mijenja svojstva materijala na mjestu primjene, baš poput olovke s mikronskom preciznošću.
Istraživački tim kombinirao je dvije osnovne fotonske tehnike kako bi ugradio sloj tekućih kristala u valovod. Dok zraka putuje kroz valovod i kroz tekući kristal, faza i polarizacija zrake se mijenjaju nakon primjene električnog polja. Potom će se modulirana zraka nastaviti širiti kroz drugi dio valovoda, čime se postiže prijenos optičkog signala s modulacijskim karakteristikama. Ova hibridna tehnologija koja kombinira dvije tehnologije omogućuje prednosti obiju u istom uređaju: s jedne strane, visoku gustoću koncentracije svjetlosti koju uzrokuje efekt valovoda, a s druge strane, visoku prilagodljivost tekućeg kristala. Ovo istraživanje otvara nove načine korištenja svojstava tekućih kristala za ugradnju valovoda u ukupni volumen uređaja kaomodulatorizafotonski uređaji.

Slika 1 Istraživači su ugradili slojeve tekućih kristala u valovode stvorene izravnim laserskim pisanjem, a dobiveni hibridni uređaj mogao bi se koristiti za promjenu polarizacije svjetlosti koja prolazi kroz valovode

Primjena i prednosti tekućeg kristala u femtosekundnoj laserskoj valovodnoj modulaciji
Iakooptička modulacijau femtosekundnim laserskim valovodima za pisanje prethodno se postiglo prvenstveno primjenom lokalnog zagrijavanja na valovode, u ovoj studiji, polarizacija je bila izravno kontrolirana korištenjem tekućih kristala. "Naš pristup ima nekoliko potencijalnih prednosti: manju potrošnju energije, mogućnost neovisne obrade pojedinačnih valovoda i smanjenu interferenciju između susjednih valovoda", ističu istraživači. Kako bi testirali učinkovitost uređaja, tim je ubrizgao laser u valovod i modulirao svjetlost mijenjajući napon primijenjen na sloj tekućeg kristala. Promjene polarizacije opažene na izlazu su u skladu s teorijskim očekivanjima. Istraživači su također otkrili da su karakteristike modulacije tekućeg kristala ostale nepromijenjene nakon što je tekući kristal integriran s valovodom. Istraživači naglašavaju da je studija samo dokaz koncepta, tako da treba još puno raditi prije nego što se tehnologija može koristiti u praksi. Na primjer, trenutni uređaji moduliraju sve valovode na isti način, tako da tim radi na postizanju neovisne kontrole svakog pojedinog valovoda.