Polarizācijas elektrooptiskā vadība tiek realizēta ar femtosekundes lāzera rakstīšanu un šķidro kristālu modulāciju

Polarizācijas elektrooptikavadība tiek realizēta ar femtosekundes lāzera rakstīšanu un šķidro kristālu modulāciju

Pētnieki Vācijā ir izstrādājuši jaunu metodi optiskā signāla kontrolei, apvienojot femtosekundes lāzera rakstīšanu un šķidro kristāluelektrooptiskā modulācija. Iestrādājot šķidro kristālu slāni viļņvadā, tiek realizēta staru kūļa polarizācijas stāvokļa elektrooptiskā kontrole. Šī tehnoloģija paver pilnīgi jaunas iespējas uz mikroshēmām balstītām ierīcēm un sarežģītām fotoniskām shēmām, kas izgatavotas, izmantojot femtosekundes lāzera rakstīšanas tehnoloģiju. Pētnieku grupa sīki izklāstīja, kā viņi izgatavoja noskaņojamas viļņu plāksnes kausēta silīcija viļņvados. Kad šķidrajam kristālam tiek pielikts spriegums, šķidro kristālu molekulas griežas, kas maina viļņvadā pārraidītās gaismas polarizācijas stāvokli. Veiktajos eksperimentos pētnieki veiksmīgi pilnībā modulēja gaismas polarizāciju divos dažādos redzamos viļņu garumos (1. attēls).

Apvienojot divas galvenās tehnoloģijas, lai panāktu novatorisku progresu 3D fotoniskās integrētās ierīcēs
Femtosekundes lāzeru spēja precīzi ierakstīt viļņvadus materiāla iekšpusē, nevis tikai virspusē, padara tos par daudzsološu tehnoloģiju, lai maksimāli palielinātu viļņvadu skaitu vienā mikroshēmā. Tehnoloģija darbojas, fokusējot augstas intensitātes lāzera staru caurspīdīgā materiālā. Kad gaismas intensitāte sasniedz noteiktu līmeni, stars maina materiāla īpašības tā pielietošanas vietā, gluži kā pildspalva ar mikronu precizitāti.
Pētnieku komanda apvienoja divas pamata fotonu metodes, lai viļņvadā iegultu šķidro kristālu slāni. Kad stars virzās cauri viļņvadam un šķidrajam kristālam, staru kūļa fāze un polarizācija mainās, kad tiek izmantots elektriskais lauks. Pēc tam modulētais stars turpinās izplatīties pa viļņvada otro daļu, tādējādi panākot optiskā signāla pārraidi ar modulācijas raksturlielumiem. Šī hibrīdtehnoloģija, kas apvieno abas tehnoloģijas, nodrošina abu priekšrocības vienā ierīcē: no vienas puses, gaismas koncentrācijas augstais blīvums, ko rada viļņvada efekts, un, no otras puses, šķidro kristālu augstā regulējamība. Šis pētījums paver jaunus veidus, kā izmantot šķidro kristālu īpašības, lai iegultu viļņvadus kopējā ierīču apjomā kāmodulatoripriekšfotoniskās ierīces.

1. attēls Pētnieki iestrādāja šķidro kristālu slāņus viļņvados, kas izveidoti, izmantojot tiešu lāzera rakstīšanu, un iegūto hibrīda ierīci varēja izmantot, lai mainītu gaismas polarizāciju, kas iet caur viļņvadiem.

Šķidro kristālu pielietojums un priekšrocības femtosekundes lāzera viļņvada modulācijā
Lai ganoptiskā modulācijafemtosekundes lāzera rakstīšanas viļņvados iepriekš tika panākts, galvenokārt, viļņvadiem piemērojot lokālu sildīšanu, šajā pētījumā polarizācija tika tieši kontrolēta, izmantojot šķidros kristālus. "Mūsu pieejai ir vairākas iespējamās priekšrocības: mazāks enerģijas patēriņš, iespēja neatkarīgi apstrādāt atsevišķus viļņvadus un samazināti traucējumi starp blakus esošajiem viļņvadiem," atzīmē pētnieki. Lai pārbaudītu ierīces efektivitāti, komanda injicēja lāzeru viļņvadā un modulēja gaismu, mainot spriegumu, kas pielikts šķidro kristālu slānim. Izvadā novērotās polarizācijas izmaiņas atbilst teorētiskajām cerībām. Pētnieki arī atklāja, ka pēc šķidro kristālu integrēšanas ar viļņvadu šķidro kristālu modulācijas raksturlielumi palika nemainīgi. Pētnieki uzsver, ka pētījums ir tikai koncepcijas pierādījums, tāpēc vēl ir daudz darāmā, pirms tehnoloģiju var izmantot praksē. Piemēram, pašreizējās ierīces vienādi modulē visus viļņvadus, tāpēc komanda strādā, lai panāktu katra atsevišķā viļņvada neatkarīgu kontroli.