Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Onderzoekers gebruiken vloeibare kristallen om de polarisatie in lasergeschreven golfgeleiders te controleren

In het tijdschrift Optical Materials Express beschrijven de onderzoekers hoe ze een afstembare golfplaat creëerden in een golfgeleider van gesmolten silica. Wanneer spanning wordt toegepast op het vloeibare kristal, roteren de moleculen ervan, waardoor de polarisatie van het door de golfgeleider doorgelaten licht verandert. In experimenten demonstreerden de onderzoekers volledige modulatie van optische polarisatie bij twee verschillende zichtbare golflengten.

"Ons werk maakt de weg vrij voor het integreren van nieuwe soorten optische functies in het hele volume van een enkele glazen chip, waardoor compacte 3D-fotonische geïntegreerde apparaten mogelijk worden die voorheen niet mogelijk waren", aldus Alberucci. "Het unieke 3D-karakter van door femtoseconden geschreven golfgeleiders zou kunnen worden gebruikt om nieuwe ruimtelijke lichtmodulatoren te creëren waarbij elke pixel afzonderlijk wordt aangesproken door één golfgeleider. De technologie zou ook toepassing kunnen vinden in de experimentele realisatie van dichte optische neurale netwerken."

Twee sleuteltechnologieën samenbrengen

Femtoseconde-lasers kunnen worden gebruikt om golfgeleiders diep in een materiaal te schrijven – in plaats van alleen op het oppervlak zoals andere methoden – waardoor het een veelbelovende aanpak is om het aantal golfgeleiders op een enkele chip te maximaliseren. Deze aanpak omvat het focusseren van een intense laserstraal in een transparant materiaal. Wanneer de optische intensiteit hoog genoeg is, wijzigt de straal het materiaal onder verlichting, waardoor het als een soort pen met micrometerprecisie werkt.

"De belangrijkste tekortkoming van het gebruik van femtoseconde-laserschrijftechnologie om golfgeleiders te maken, is de moeilijkheid bij het moduleren van het optische signaal in deze golfgeleiders", zegt Alberucci. "Aangezien een compleet communicatienetwerk apparaten nodig heeft die het verzonden signaal kunnen controleren, onderzoekt ons werk nieuwe oplossingen om deze beperking te overwinnen."

In het nieuwe artikel combineerden de onderzoekers twee fundamentele fotonische technologieën door een laag vloeibaar kristal in een golfgeleider in te bedden. Wanneer de straal die zich binnen de golfgeleider voortplant de vloeibaar-kristallaag binnengaat, wijzigt deze de fase en polarisatie van het licht wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd. De gewijzigde bundel beweegt zich vervolgens door het tweede gedeelte van de golfgeleider, zodat een bundel met gemoduleerde eigenschappen zich voortplant.

"De hybridisatie maakt toegang mogelijk tot de voordelen van beide technologieën in hetzelfde apparaat:een grote lichtconcentratie vanwege het geleidende effect en een grote mate van afstembaarheid geassocieerd met vloeibare kristallen", aldus Alberucci. "Dit onderzoek leidt de weg naar het gebruik van vloeibare kristaleigenschappen als modulator in fotonische apparaten waarin golfgeleiders in hun hele volume zijn ingebed."

Voordelen van de hybride aanpak

Hoewel optische modulatie in femtoseconde-lasergeschreven golfgeleiders eerder werd bereikt door de golfgeleider lokaal te verwarmen, maakt het gebruik van vloeibare kristallen in het nieuwe werk directe controle van de polarisatie mogelijk. "Onze aanpak heeft verschillende potentiële voordelen:een lager energieverbruik, de mogelijkheid om individuele golfgeleiders in de bulk onafhankelijk aan te pakken, en minder overspraak tussen aangrenzende golfgeleiders", aldus Alberucci.

Om de apparaten te testen, injecteerden de onderzoekers laserlicht in de golfgeleider en varieerden vervolgens de spanning die op de vloeibare kristallaag werd toegepast, waardoor het licht werd gemoduleerd. De gemeten polarisatie aan de uitgang varieerde zoals voorspeld door de theorie. Ze ontdekten ook dat de integratie van het vloeibare kristal met de golfgeleiders de modulatie-eigenschappen van de vloeibare kristallen ongewijzigd liet.

De onderzoekers wijzen erop dat deze studie slechts een proof of concept is, dus er moet nog meer werk worden verzet voordat de technologie klaar is voor praktische toepassingen. Het huidige apparaat moduleert bijvoorbeeld elke golfgeleider op dezelfde manier, dus werken ze aan een onafhankelijke controle van elke golfgeleider.

Meer informatie: Kim Lammers et al., Elektro-optische controle van polarisatie in femtoseconde-lasergeschreven golfgeleiders met behulp van een ingebedde vloeibaar-kristalcel, Optical Materials Express (2023). DOI:10.1364/OME.507230

Geleverd door Optica




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Twee soorten spitssnuitdolfijnen duren erg lang, diepe duiken voor hun grootte
  2. Rapport identificeert manieren om de commerciële vissersvloot van Alaska te verjongen
  3. Uit onderzoek blijkt dat ongewervelde dieren een cruciale rol spelen als eco-beheerders in de mondiale afbraak van bosafval
  4. Wat gebeurt er met een diercel wanneer deze zich in een hypotone oplossing bevindt?
  5. Rapport:Er zijn geen goede of slechte oliegewassen, alleen goede en slechte praktijken
  6. Gemengde bodembedekkers leggen koolstof vast in de bodem en kunnen de klimaatverandering helpen verminderen
  7. Welk deel van het lichaam maakt bloed?
  8. Biologen op het spoor van hersenetende amoeben
  9. Kwallen hebben superkrachten - en andere redenen waarom ze hun slechte reputatie niet verdienen

Wetenschap