Kiểm soát quang điện phân cực được thực hiện bằng cách viết laser femtosecond và điều chế tinh thể lỏng

Phân cực quang điệnKiểm soát được thực hiện bằng cách viết laser femtosecond và điều chế tinh thể lỏng

Các nhà nghiên cứu ở Đức đã phát triển một phương pháp mới về kiểm soát tín hiệu quang học bằng cách kết hợp viết laser femtosecond và tinh thể lỏngĐiều chế quang điện. Bằng cách nhúng lớp tinh thể lỏng vào ống dẫn sóng, điều khiển quang điện của trạng thái phân cực chùm tia được thực hiện. Công nghệ mở ra các khả năng hoàn toàn mới cho các thiết bị dựa trên chip và các mạch quang tử phức tạp được sản xuất bằng công nghệ viết laser femtosecond. Nhóm nghiên cứu chi tiết cách họ tạo ra các tấm sóng có thể điều chỉnh trong các ống dẫn sóng silicon hợp nhất. Khi một điện áp được áp dụng cho tinh thể lỏng, các phân tử tinh thể lỏng quay, thay đổi trạng thái phân cực của ánh sáng truyền trong ống dẫn sóng. Trong các thí nghiệm được thực hiện, các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh hoàn toàn sự phân cực của ánh sáng ở hai bước sóng có thể nhìn thấy khác nhau (Hình 1).

Kết hợp hai công nghệ chính để đạt được tiến bộ sáng tạo trong các thiết bị tích hợp quang học 3D
Khả năng của các laser femtosecond để ghi chính xác các ống dẫn sóng sâu bên trong vật liệu, thay vì chỉ trên bề mặt, khiến chúng trở thành một công nghệ đầy hứa hẹn để tối đa hóa số lượng ống dẫn sóng trên một con chip. Công nghệ hoạt động bằng cách tập trung một chùm tia laser cường độ cao bên trong một vật liệu trong suốt. Khi cường độ ánh sáng đạt đến một mức nhất định, chùm tia thay đổi các thuộc tính của vật liệu tại điểm ứng dụng của nó, giống như một cây bút có độ chính xác micron.
Nhóm nghiên cứu đã kết hợp hai kỹ thuật photon cơ bản để nhúng một lớp tinh thể lỏng trong ống dẫn sóng. Khi chùm tia đi qua ống dẫn sóng và qua tinh thể lỏng, pha và sự phân cực của thay đổi chùm tia sau khi áp dụng điện trường. Sau đó, chùm tia được điều chế sẽ tiếp tục lan truyền qua phần thứ hai của ống dẫn sóng, do đó đạt được việc truyền tín hiệu quang với các đặc tính điều chế. Công nghệ lai này kết hợp hai công nghệ cho phép các lợi thế của cả hai trong cùng một thiết bị: một mặt, mật độ cao của nồng độ ánh sáng do hiệu ứng ống dẫn sóng và mặt khác, khả năng điều chỉnh cao của tinh thể lỏng. Nghiên cứu này mở ra những cách mới để sử dụng các thuộc tính của các tinh thể lỏng để nhúng ống dẫn sóng vào khối lượng thiết bị chung làngười điều biếnvìThiết bị quang tử.

Hình 1 Các nhà nghiên cứu nhúng các lớp tinh thể lỏng vào ống dẫn sóng được tạo bằng cách viết laser trực tiếp và thiết bị lai kết quả có thể được sử dụng để thay đổi sự phân cực của ánh sáng đi qua các ống dẫn sóng

Áp dụng và lợi thế của tinh thể lỏng trong điều chế ống dẫn sóng laser femtosecond
Mặc dùĐiều chế quang họcTrong các ống dẫn sóng viết laser femtosecond trước đây đã đạt được chủ yếu bằng cách áp dụng hệ thống sưởi cục bộ vào các ống dẫn sóng, trong nghiên cứu này, sự phân cực được kiểm soát trực tiếp bằng cách sử dụng các tinh thể lỏng. Các nhà nghiên cứu lưu ý. Để kiểm tra hiệu quả của thiết bị, nhóm đã tiêm laser vào ống dẫn sóng và điều chỉnh ánh sáng bằng cách thay đổi điện áp được áp dụng cho lớp tinh thể lỏng. Những thay đổi phân cực quan sát được ở đầu ra phù hợp với kỳ vọng lý thuyết. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng sau khi tinh thể lỏng được tích hợp với ống dẫn sóng, các đặc tính điều chế của tinh thể lỏng vẫn không thay đổi. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng nghiên cứu chỉ là một bằng chứng về khái niệm, vì vậy vẫn còn rất nhiều việc phải làm trước khi công nghệ có thể được sử dụng trong thực tế. Ví dụ, các thiết bị hiện tại điều chỉnh tất cả các ống dẫn sóng theo cùng một cách, vì vậy nhóm đang làm việc để đạt được sự kiểm soát độc lập của từng ống dẫn sóng riêng lẻ.