Il controllo elettro-ottico di polarizzazione è realizzato dalla scrittura laser femtosecondi e dalla modulazione del cristallo liquido

Polarizzazione elettro-otticaIl controllo è realizzato dalla scrittura laser femtosecondi e dalla modulazione del cristallo liquido

I ricercatori in Germania hanno sviluppato un nuovo metodo di controllo del segnale ottico combinando la scrittura laser femtosecondi e il cristallo liquidoModulazione elettro-ottica. Incorporando lo strato di cristallo liquido nella guida d'onda, si realizza il controllo elettro-ottico dello stato di polarizzazione del fascio. La tecnologia apre possibilità completamente nuove per dispositivi a base di chip e circuiti fotonici complessi realizzati utilizzando la tecnologia di scrittura laser femtosecondi. Il team di ricerca ha dettagliato il modo in cui hanno realizzato piastre d'onda sintonizzabili in guide d'onda di silicio fusa. Quando viene applicata una tensione al cristallo liquido, le molecole di cristallo liquido ruotano, il che cambia 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).

Combinando due tecnologie chiave per ottenere progressi innovativi nei dispositivi integrati fotonici 3D
La capacità dei laser femtosecondi di scrivere con precisione guide d'onda in profondità all'interno del materiale, piuttosto che solo in superficie, li rende una tecnologia promettente per massimizzare il numero di guide d'onda su un singolo chip. La tecnologia funziona focalizzando un raggio laser ad alta intensità all'interno di un materiale trasparente. Quando l'intensità della luce raggiunge un certo livello, il raggio cambia le proprietà del materiale nel suo punto di applicazione, proprio come una penna con precisione di micron.
Il team di ricerca ha combinato due tecniche di base dei fotoni 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 una volta applicato un campo elettrico. Successivamente, il raggio modulato continuerà a propagare 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 i vantaggi di entrambi nello stesso dispositivo: da un lato, l'elevata densità della concentrazione di luce causata dall'effetto guida d'onda e, dall'altra parte, l'elevata regolazione del cristallo liquido. Questa ricerca apre nuovi modi per utilizzare le proprietà dei cristalli liquidi per incorporare guide d'onda nel volume complessivo dei dispositivi comemodulatoriperdispositivi fotonici.

Figura 1 I ricercatori hanno incorporato strati di cristallo liquido in guide d'onda create dalla scrittura di laser diretti e il dispositivo ibrido risultante potrebbe essere utilizzato per cambiare la polarizzazione della luce che passa attraverso le guide d'onda

Applicazione e vantaggi del cristallo liquido nella modulazione della guida d'onda laser femtosecondi
SebbeneModulazione otticaNella femtosecond le guide d'onda di scrittura laser erano precedentemente raggiunti principalmente applicando il 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 minor consumo di energia, la capacità di elaborare le singole guide d'onda in modo indipendente e la ridotta interferenza tra guide d'onda adiacenti", notano 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 cristallo liquido. I cambiamenti di polarizzazione osservati all'output sono coerenti con le aspettative teoriche. I ricercatori hanno anche scoperto che dopo che il cristallo liquido era integrato con la guida d'onda, le caratteristiche di modulazione del cristallo liquido sono rimaste invariate. I ricercatori sottolineano che lo studio è semplicemente una prova del 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 il controllo indipendente di ogni singola guida d'onda.