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

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

I ricercatori in Germania hanno sviluppato un nuovo metodo di controllo del segnale ottico combinando la scrittura laser a femtosecondi e la tecnologia a cristalli liquidimodulazione elettrootticaIncorporando uno strato di cristalli liquidi nella guida d'onda, si realizza il controllo elettro-ottico dello stato di polarizzazione del fascio. Questa tecnologia apre possibilità completamente nuove per dispositivi basati su chip e circuiti fotonici complessi realizzati utilizzando la tecnologia di scrittura laser a femtosecondi. Il team di ricerca ha descritto in dettaglio come ha realizzato lamine 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).

Combinare due tecnologie chiave per ottenere progressi innovativi nei dispositivi fotonici 3D integrati
La capacità dei laser a femtosecondi di tracciare con precisione le guide d'onda in profondità nel 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 fascio laser ad alta intensità all'interno di un materiale trasparente. Quando l'intensità luminosa raggiunge un certo livello, il fascio modifica le proprietà del materiale nel punto di applicazione, proprio come una penna con una precisione al micron.
Il team di ricerca ha combinato due tecniche fotoniche di base per incorporare uno strato di cristalli liquidi nella guida d'onda. Mentre 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, 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 causata dall'effetto guida d'onda e, dall'altro, l'elevata adattabilità del cristallo liquido. Questa ricerca apre nuove possibilità 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 passa attraverso le guide d'onda

Applicazione e vantaggi dei cristalli liquidi nella modulazione della guida d'onda laser a femtosecondi
Sebbenemodulazione otticaNelle guide d'onda con laser a femtosecondi, la scrittura veniva precedentemente ottenuta principalmente applicando un riscaldamento locale alle guide d'onda; in questo studio, la polarizzazione è stata controllata direttamente utilizzando cristalli liquidi. "Il nostro approccio presenta diversi potenziali vantaggi: un consumo energetico inferiore, la possibilità di elaborare le singole guide d'onda in modo indipendente e una 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. Le variazioni di polarizzazione osservate in uscita sono coerenti con le aspettative teoriche. I ricercatori hanno inoltre scoperto che, dopo l'integrazione del cristallo liquido nella guida d'onda, le caratteristiche di modulazione del cristallo liquido sono rimaste invariate. I ricercatori sottolineano che lo studio è solo una dimostrazione pratica, 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.