Quang điện phân cựcđiều khiển được thực hiện bằng cách viết laser femto giây và điều chế tinh thể lỏng
Các nhà nghiên cứu ở Đức đã phát triển một phương pháp điều khiển tín hiệu quang học mới bằng cách kết hợp chữ viết laser femto giây và tinh thể lỏngđiều chế quang điện. 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 chế tạo bằng công nghệ ghi laser femtosecond. Nhóm nghiên cứu đã mô tả chi tiết cách họ tạo ra các tấm sóng điều chỉnh được trong các ống dẫn sóng silicon hợp nhất. Khi đặt một điện áp vào tinh thể lỏng, các phân tử tinh thể lỏng quay, làm 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 thành công 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 đổi mới trong các thiết bị tích hợp quang tử 3D
Khả năng của laser femto giây ghi chính xác các ống dẫn sóng vào sâu bên trong vật liệu, thay vì chỉ trên bề mặt, khiến chúng trở thành một công nghệ đầy hứa hẹn nhằm tối đa hóa số lượng ống dẫn sóng trên một con chip. Công nghệ này hoạt động bằng cách tập trung chùm tia laser cường độ cao vào bên trong vật liệu trong suốt. Khi cường độ ánh sáng đạt đến một mức nhất định, chùm tia sẽ thay đổi tính chất của vật liệu tại điểm ứng dụng, giống như một chiếc 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 truyền qua ống dẫn sóng và qua tinh thể lỏng, pha và độ phân cực của chùm tia thay đổi khi có điện trường tác dụng. Sau đó, chùm tia điều chế sẽ tiếp tục 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 cả hai công nghệ mang lại lợi ích cho cả hai trong cùng một thiết bị: một mặt, mật độ tập trung ánh sáng cao do hiệu ứng ống dẫn sóng mang lại và mặt khác, 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 các ống dẫn sóng vào toàn bộ thiết bị nhưbộ điều biếnvìthiết bị quang tử.
Hình 1. Các nhà nghiên cứu đã nhúng các lớp tinh thể lỏng vào các ống dẫn sóng được tạo ra bằng cách ghi tia laser trực tiếp và thiết bị lai thu được có thể được sử dụng để thay đổi sự phân cực của ánh sáng truyền qua các ống dẫn sóng
Ứng dụng và ưu điểm của tinh thể lỏng trong điều chế ống dẫn sóng laser femtosecond
Mặc dùđiều chế quang họctrong ống dẫn sóng ghi laser femto giây trước đây chủ yếu đạt được bằng cách áp dụng hệ thống sưởi cục bộ cho ống dẫn sóng, trong nghiên cứu này, sự phân cực được kiểm soát trực tiếp bằng cách sử dụng tinh thể lỏng. Các nhà nghiên cứu lưu ý: “Phương pháp tiếp cận 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 tính hiệu quả của thiết bị, nhóm nghiên cứu đã đưa một tia laser vào ống dẫn sóng và điều chỉnh ánh sáng bằng cách thay đổi điện áp đặt vào lớp tinh thể lỏng. Những thay đổi phân cực quan sát được ở đầu ra phù hợp với kỳ vọng về mặt 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 một bằng chứng về khái niệm, vì vậy vẫn còn rất nhiều việc phải làm trước khi công nghệ này 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 nỗ lực đạt được khả năng kiểm soát độc lập từng ống dẫn sóng riêng lẻ.
Thời gian đăng: 14-05-2024