El control electroòptic de polarització es realitza mitjançant l'escriptura làser femtosegona i la modulació de cristalls líquids

Polarització electro-òpticaEl control es realitza mitjançant l'escriptura làser femtosegona i la modulació de cristalls líquids

Els investigadors a Alemanya han desenvolupat un nou mètode de control de senyal òptic combinant l'escriptura làser femtosegona i el cristall líquidmodulació electro-òptica. En incrustar la capa de cristall líquid a la guia d'ona, es realitza el control electro-òptic de l'estat de polarització del feix. La tecnologia obre completament noves possibilitats per a dispositius basats en xip i circuits fotònics complexos realitzats mitjançant tecnologia d’escriptura làser femtosegona. L’equip d’investigació va detallar com feien plaques d’ona ajustables en guies d’ona de silici fusionades. Quan s’aplica una tensió al cristall líquid, les molècules de cristall líquid giren, cosa que canvia l’estat de polarització de la llum transmesa a la guia d’ona. En els experiments realitzats, els investigadors van modificar amb èxit la polarització de la llum a dues longituds d’ona visibles diferents (figura 1).

Combinant dues tecnologies clau per aconseguir un progrés innovador en dispositius integrats fotònics 3D
La capacitat dels làsers femtosegons d’escriure precisament guies d’ona profunda dins del material, en lloc de només a la superfície, els converteix en una tecnologia prometedora per maximitzar el nombre de guies d’ona en un sol xip. La tecnologia funciona centrant un feix làser d’alta intensitat dins d’un material transparent. Quan la intensitat de la llum arriba a un nivell determinat, el feix canvia les propietats del material en el seu punt d’aplicació, igual que un bolígraf amb precisió de micron.
L’equip d’investigació va combinar dues tècniques bàsiques de fotons per incrustar una capa de cristalls líquids a la guia d’ona. A mesura que el feix viatja a través de la guia d’ona i a través del cristall líquid, la fase i la polarització del feix canvien un cop aplicat un camp elèctric. Posteriorment, el feix modulat continuarà propagant -se a través de la segona part de la guia d'ona, aconseguint així la transmissió del senyal òptic amb característiques de modulació. Aquesta tecnologia híbrida que combina les dues tecnologies permet els avantatges dels dos en el mateix dispositiu: d’una banda, l’alta densitat de concentració de llum provocada per l’efecte de guies d’ona i, d’altra banda, l’elevada ajustabilitat del cristall líquid. Aquesta investigació obre noves maneres d’utilitzar les propietats dels cristalls líquids per incrustar guies d’ona en el volum global de dispositius com amoduladorsa favor dedispositius fotònics.

Figura 1 Els investigadors van incrustar capes de cristall líquid en guies d'ona creades per l'escriptura làser directa i el dispositiu híbrid resultant es podria utilitzar per canviar la polarització de la llum que passa per les guies d'ona

Aplicació i avantatges del cristall líquid en la modulació de guia d'ona làser femtosegona
Encara queModulació òpticaA les guies d’escriptura de làser femtosegonda es va aconseguir prèviament mitjançant l’aplicació d’escalfament local a les guies d’ona, en aquest estudi, la polarització es controlava directament mitjançant cristalls líquids. "El nostre enfocament té diversos avantatges potencials: un menor consum d'energia, la capacitat de processar les guies d'ona individuals de manera independent i reduir la interferència entre guies d'ona adjacents", assenyalen els investigadors. Per provar l'efectivitat del dispositiu, l'equip va injectar un làser a la guia d'ona i va modificar la llum variant la tensió aplicada a la capa de cristall líquid. Els canvis de polarització observats a la sortida són consistents amb les expectatives teòriques. Els investigadors també van trobar que després que el cristall líquid es integrés amb la guia d'ona, les característiques de modulació del cristall líquid es van mantenir sense canvis. Els investigadors destaquen que l’estudi no és més que una prova de concepte, de manera que encara hi ha molta feina per fer abans que la tecnologia es pugui utilitzar a la pràctica. Per exemple, els dispositius actuals modulen totes les guies d’ona de la mateixa manera, de manera que l’equip treballa per aconseguir un control independent de cada guia d’ona individual.