Het National Institute of Information and Communications Technology heeft met succes een zeer efficiënte optische modulator ontwikkeld die gebruikmaakt van organisch elektro-optisch polymeer (hierna EO-polymeer genoemd) voor zichtbaar licht. Conventionele optische modulatoren van EO-polymeer zouden kunnen werken in nabij-infrarood licht (golflengte 1.550 nm, enz.), maar ze konden niet worden gebruikt voor zichtbaar licht (golflengte 380 nm tot 780 nm) vanwege het grote absorptieverlies. NICT heeft een EO-polymeer ontwikkeld dat een klein absorptieverlies in zichtbaar licht ervaart en de grote elektro-optische coëfficiënt heeft die nodig is voor de optische modulator. We hebben een optische modulator gefabriceerd met behulp van dit EO-polymeer door microfabricagetechnologie en hebben de optische modulator in zichtbaar licht (rood, golflengte 640 nm) gebruikt. De gedemonstreerde optische modulator voor zichtbaar licht is kleiner en efficiënter dan de conventionele optische modulator van EO-polymeer voor nabij-infrarood licht.

Deze optische modulator van EO-polymeer voor zichtbaar licht zal naar verwachting worden toegepast op weergaveapparaten van de volgende generatie, zoals stereoscopische displays en slimme brillen. Het onderzoek is gepubliceerd in Optics Express .

De groei van het wereldwijde internetverkeer heeft geleid tot de vraag naar hoogwaardige optische netwerken. NICT ontwikkelt een high-speed, low-voltage optische modulator met behulp van EO-polymeer. Optische modulatoren die elektrische signalen omzetten in optische signalen zijn belangrijke apparaten voor telecommunicatie. Vergeleken met conventionele lithiumniobaat optische modulatoren, kunnen EO-polymeer optische modulatoren alleen worden gebruikt met nabij-infrarood licht voor optische communicatie.

In dit onderzoek hebben we met succes een EO-polymeer ontwikkeld met een lage absorptie en een hoge elektro-optische coëfficiënt in zichtbaar licht. Dit resultaat werd bereikt door NICT's nauwkeurige meettechnologie en moleculair ontwerp op basis van de enorme moleculaire structuurbibliotheek die gedurende vele jaren is opgebouwd. Door de EO-molecuulstructuur zo te ontwerpen dat deze kort en stijf is om het absorptieverlies bij zichtbaar licht te onderdrukken, heeft dit EO-polymeer minder dan 1/20.000 absorptieverlies dan conventioneel EO-polymeer en is het beschikbaar voor zichtbaar licht.

NICT ontwierp en fabriceerde een Mach-Zehnder interferometerstructuur met behulp van een microfabricageproces. De grootte van de golfgeleider voor gebruik bij zichtbaar licht is noodzakelijkerwijs kleiner dan die van een conventionele optische modulator voor nabij-infrarood licht. We hebben een golfgeleider van het noktype aangenomen die een enkele modus garandeert, zelfs als de breedte van de golfgeleider relatief groot is. Het resultaat is dat, hoewel verwerking met hoge nauwkeurigheid vereist is, de fabricagetolerantie wordt versoepeld.

Een elektrisch signaal werd toegevoegd aan de ontwikkelde optische modulator en de modulatiewerking werd geëvalueerd. Als resultaat was de verdienste van optische modulatoren 0,52 Vcm bij een golflengte van 640 nm (rode kleur). Dit resultaat is minder dan een derde van het traditionele cijfer van verdienste, wat extreme efficiëntie betekent (klein formaat en lage stuurspanning). Bovendien is de operationele golflengte aanzienlijk korter dan voorheen.

Toekomstige vooruitzichten

Dit onderzoeksresultaat is een baanbrekende prestatie die kan leiden tot innovaties in lichtstraalregeling en weergavetechnologie. De optische modulator die de fase van voortplantingslicht kan regelen, kan worden gebruikt voor een optische phased array. De optische phased array voor zichtbaar licht kan beschikbaar zijn voor stereoscopische displays. Naar verwachting zullen compacte en zeer efficiënte weergaveapparaten worden gemonteerd in draagbare terminals van de volgende generatie, zoals slimme brillen. Bovendien kan een goedkope op silicium gebaseerde fotodetector worden gebruikt met zichtbaar licht, wat leidt tot kostenreductie van het hele systeem.

"Ik zal doorgaan met het promoten van onderzoek en ontwikkeling van de optische phased array voor de volgende generatie displays", aldus Kamada Shun. We zullen ook streven naar de ontwikkeling van EO-polymeren voor groen en blauw, en hun toepassingen uitbreiden naar stereoscopische kleurenschermen. + Verder verkennen

Zeer efficiënte akoesto-optische modulatie met behulp van niet-gesuspendeerde dunne-film lithiumniobaat-chalcogenide hybride golfgeleiders