Polarizzazione elettro-otticaIl controllo viene realizzato tramite scrittura laser a femtosecondi e modulazione a cristalli liquidi.
Alcuni ricercatori in Germania hanno sviluppato un nuovo metodo di controllo del segnale ottico combinando la scrittura laser a femtosecondi e i cristalli liquidi.modulazione elettro-otticaIntegrando uno strato di cristalli liquidi nella guida d'onda, si realizza il controllo elettro-ottico dello stato di polarizzazione del fascio. Questa tecnologia apre nuove possibilità per dispositivi basati su chip e circuiti fotonici complessi realizzati con la tecnologia di scrittura laser a femtosecondi. Il team di ricerca ha descritto in dettaglio come ha realizzato lame d'onda sintonizzabili in guide d'onda in silicio fuso. Quando viene applicata una tensione al cristallo liquido, le molecole del cristallo liquido ruotano, modificando lo stato di polarizzazione della luce trasmessa nella guida d'onda. Negli esperimenti condotti, i ricercatori sono riusciti a modulare completamente la polarizzazione della luce a due diverse lunghezze d'onda visibili (Figura 1).
Combinazione di due tecnologie chiave per raggiungere progressi innovativi nei dispositivi fotonici integrati 3D
La capacità dei laser a femtosecondi di incidere con precisione guide d'onda in profondità nel materiale, anziché solo in superficie, li rende una tecnologia promettente per massimizzare il numero di guide d'onda su un singolo chip. La tecnologia si basa sulla focalizzazione di un raggio laser ad alta intensità all'interno di un materiale trasparente. Quando l'intensità luminosa raggiunge un certo livello, il raggio modifica le proprietà del materiale nel punto di applicazione, proprio come una penna con una precisione micrometrica.
Il team di ricerca ha combinato due tecniche fotoniche di base per incorporare uno strato di cristalli liquidi nella guida d'onda. Quando il fascio attraversa la guida d'onda e il cristallo liquido, la fase e la polarizzazione del fascio cambiano una volta applicato un campo elettrico. Successivamente, il fascio modulato continuerà a propagarsi attraverso la seconda parte della guida d'onda, realizzando così la trasmissione del segnale ottico con caratteristiche di modulazione. Questa tecnologia ibrida, che combina le due tecnologie, consente di sfruttare i vantaggi di entrambe nello stesso dispositivo: da un lato, l'elevata densità di concentrazione della luce ottenuta grazie all'effetto guida d'onda e, dall'altro, l'elevata regolabilità del cristallo liquido. Questa ricerca apre nuove strade per utilizzare le proprietà dei cristalli liquidi per incorporare guide d'onda nel volume complessivo dei dispositivi.modulatoriperdispositivi fotonici.
Figura 1 I ricercatori hanno incorporato strati di cristalli liquidi in guide d'onda create mediante scrittura laser diretta, e il dispositivo ibrido risultante potrebbe essere utilizzato per modificare la polarizzazione della luce che attraversa le guide d'onda.
Applicazioni e vantaggi dei cristalli liquidi nella modulazione della guida d'onda laser a femtosecondi
Sebbenemodulazione otticaNella scrittura di guide d'onda con laser a femtosecondi, la polarizzazione è stata precedentemente ottenuta principalmente applicando un riscaldamento locale alle guide d'onda stesse; in questo studio, invece, la polarizzazione è stata controllata direttamente utilizzando cristalli liquidi. "Il nostro approccio presenta diversi potenziali vantaggi: minore consumo energetico, la possibilità di elaborare singole guide d'onda in modo indipendente e una riduzione delle interferenze tra guide d'onda adiacenti", osservano i ricercatori. Per testare l'efficacia del dispositivo, il team ha iniettato un laser nella guida d'onda e ha modulato la luce variando la tensione applicata allo strato di cristalli liquidi. Le variazioni di polarizzazione osservate in uscita sono coerenti con le aspettative teoriche. I ricercatori hanno anche scoperto che, dopo l'integrazione dei cristalli liquidi con la guida d'onda, le caratteristiche di modulazione dei cristalli liquidi sono rimaste invariate. I ricercatori sottolineano che lo studio è solo una dimostrazione di fattibilità, quindi c'è ancora molto lavoro da fare prima che la tecnologia possa essere utilizzata nella pratica. Ad esempio, i dispositivi attuali modulano tutte le guide d'onda allo stesso modo, quindi il team sta lavorando per ottenere il controllo indipendente di ciascuna singola guida d'onda.
Data di pubblicazione: 14 maggio 2024