Il controllo elettro-ottico della polarizzazione è realizzato mediante scrittura laser a femtosecondi e modulazione a cristalli liquidi

Polarizzazione elettro-otticail controllo è realizzato mediante scrittura laser a femtosecondi e modulazione a cristalli liquidi

Alcuni ricercatori tedeschi hanno sviluppato un nuovo metodo di controllo del segnale ottico combinando la scrittura laser a femtosecondi e i cristalli liquidimodulazione elettro-ottica. Incorporando uno strato di cristalli liquidi nella guida d'onda, viene realizzato il controllo elettro-ottico dello stato di polarizzazione del fascio. La tecnologia apre possibilità completamente nuove per dispositivi basati su chip e circuiti fotonici complessi realizzati utilizzando la tecnologia di scrittura laser a femtosecondi. Il gruppo di ricerca ha spiegato in dettaglio come hanno realizzato piastre 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 hanno modulato con successo completamente la polarizzazione della luce a due diverse lunghezze d’onda visibili (Figura 1).

Combinazione di due tecnologie chiave per ottenere progressi innovativi nei dispositivi integrati fotonici 3D
La capacità dei laser a femtosecondi di scrivere con precisione guide d’onda nella profondità del materiale, anziché solo sulla superficie, li rende una tecnologia promettente per massimizzare il numero di guide d’onda su un singolo chip. La tecnologia funziona concentrando un raggio laser ad alta intensità all'interno di un materiale trasparente. Quando l'intensità della luce raggiunge un certo livello, il raggio modifica le proprietà del materiale nel punto di applicazione, proprio come una penna con precisione al micron.
Il gruppo di ricerca ha combinato due tecniche fotoniche di base per incorporare uno strato di cristalli liquidi nella guida d’onda. Mentre il raggio viaggia attraverso la guida d'onda e attraverso il cristallo liquido, la fase e la polarizzazione del raggio cambiano quando viene applicato un campo elettrico. Successivamente, il fascio modulato continuerà a propagarsi attraverso la seconda parte della guida d'onda, ottenendo così la trasmissione del segnale ottico con caratteristiche di modulazione. Questa tecnologia ibrida che combina le due tecnologie consente di ottenere i vantaggi di entrambe nello stesso dispositivo: da un lato, l'elevata densità di concentrazione della luce determinata dall'effetto guida d'onda e, dall'altro, l'elevata adattabilità dei cristalli liquidi. Questa ricerca apre nuovi modi per utilizzare le proprietà dei cristalli liquidi per incorporare guide d'onda nel volume complessivo di dispositivi comemodulatoriperdispositivi 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 passa attraverso le guide d'onda

Applicazione e vantaggi del cristallo liquido nella modulazione della guida d'onda laser a femtosecondi
Sebbenemodulazione otticaNelle guide d'onda con scrittura laser a femtosecondi veniva precedentemente ottenuta applicando un riscaldamento locale alle guide d'onda; in questo studio la polarizzazione era controllata direttamente utilizzando cristalli liquidi. “Il nostro approccio presenta diversi potenziali vantaggi: minore consumo energetico, capacità di elaborare le singole guide d’onda in modo indipendente e ridotta interferenza 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. I cambiamenti di polarizzazione osservati all'uscita sono coerenti con le aspettative teoriche. I ricercatori hanno anche scoperto che dopo l’integrazione del cristallo liquido con la guida d’onda, le caratteristiche di modulazione del cristallo liquido rimanevano invariate. I ricercatori sottolineano che lo studio è semplicemente una prova di concetto, 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 un controllo indipendente di ogni singola guida d’onda.