Phân cực điện quangkiểm soát được thực hiện bằng cách ghi laser femto giây và điều chế tinh thể lỏng
Các nhà nghiên cứu ở Đức đã phát triển một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học bằng cách kết hợp ghi laser femto giây và tinh thể lỏngđiều chế điện quang. Bằng cách nhúng lớp tinh thể lỏng vào ống dẫn sóng, việc điều khiển quang điện của trạng thái phân cực chùm tia được thực hiện. Công nghệ này mở ra những khả năng hoàn toàn mới cho các thiết bị dựa trên chip và các mạch quang tử phức tạp được tạo ra bằng công nghệ ghi laser femto giây. Nhóm nghiên cứu đã trình bày chi tiết cách họ tạo ra các tấm sóng có thể điều chỉnh trong ống dẫn sóng silicon hợp nhất. Khi một điện áp được áp dụng cho tinh thể lỏng, các phân tử tinh thể lỏng sẽ quay, làm thay đổi trạng thái phân cực của ánh sáng truyền trong ống dẫn sóng. Trong các thí nghiệm được tiến hành, các nhà nghiên cứu đã điều chế thành công hoàn toàn sự phân cực của ánh sáng ở hai bước sóng khả kiến khác nhau (Hình 1).
Kết hợp hai công nghệ chính để đạt được tiến bộ đột phá trong các thiết bị tích hợp quang tử 3D
Khả năng của tia laser femto giây để ghi chính xác các ống dẫn sóng sâu bên trong vật liệu, thay vì chỉ trên bề mặt, khiến chúng trở thành công nghệ đầy hứa hẹn để tối đa hóa số lượng ống dẫn sóng trên một con chip duy nhất. Công nghệ này 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 sẽ thay đổi các đặc tính của vật liệu tại điểm ứng dụng, 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 vào ống dẫn sóng. Khi chùm tia đi qua ống dẫn sóng và qua tinh thể lỏng, pha và phân cực của chùm tia thay đổi khi có điện trường tác dụng. Sau đó, chùm tia được điều chế sẽ tiếp tục lan truyền qua phần thứ hai của ống dẫn sóng, do đó đạt được khả năng truyền tín hiệu quang với các đặc tính điều chế. Công nghệ lai này kết hợp hai công nghệ cho phép tận dụng được những ưu điểm của cả hai trong cùng một thiết bị: một mặt là mật độ tập trung ánh sáng cao do hiệu ứng ống dẫn sóng mang lại, mặt khác là khả năng điều chỉnh cao của tinh thể lỏng. Nghiên cứu này mở ra những cách mới để sử dụng các đặc tính của tinh thể lỏng để nhúng ống dẫn sóng vào tổng thể tích của thiết bị nhưbộ điều biếnvìthiết bị quang tử.
Hình 1 Các nhà nghiên cứu nhúng các lớp tinh thể lỏng vào các ống dẫn sóng được tạo ra bằng cách ghi laser trực tiếp và thiết bị lai tạo kết quả có thể được sử dụng để thay đổi độ phân cực của ánh sáng đi qua các ống dẫn sóng
Ứng dụng và ưu điểm của tinh thể lỏng trong điều chế ống dẫn sóng laser femto giây
Mặc dùđiều chế quang họctrong các ống dẫn sóng bằng laser femto giây trước đây chủ yếu đạt được bằng cách áp dụng nhiệt cục bộ vào các ống dẫn sóng, trong nghiên cứu này, phân cực được kiểm soát trực tiếp bằng cách sử dụng tinh thể lỏng. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng "Phương pháp của chúng tôi có một số lợi thế tiềm năng: mức tiêu thụ điện năng thấp hơn, khả năng xử lý các ống dẫn sóng riêng lẻ một cách độc lập và giảm nhiễu giữa các ống dẫn sóng liền kề". Để kiểm tra hiệu quả của thiết bị, nhóm đã tiêm tia laser vào ống dẫn sóng và điều chế ánh sáng bằng cách thay đổi điện áp được áp dụng cho lớp tinh thể lỏng. Những thay đổi phân cực được quan sát thấy 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 này chỉ là bằng chứng về khái niệm, vì vậy vẫn còn nhiều việc phải làm trước khi công nghệ có thể được sử dụng trong thực tế. Ví dụ, các thiết bị hiện tại điều chế tất cả các ống dẫn sóng theo cùng một cách, vì vậy nhóm đang nỗ lực để đạt được khả năng kiểm soát độc lập đối với từng ống dẫn sóng riêng lẻ.
Thời gian đăng: 14-05-2024