Kontrol elektro-optik polarisasi diwujudkan dengan penulisan laser femtodetik dan modulasi kristal cair

Polarisasi elektro-optikkontrol diwujudkan dengan penulisan laser femtodetik dan modulasi kristal cair

Para peneliti di Jerman telah mengembangkan metode baru pengendalian sinyal optik dengan menggabungkan penulisan laser femtodetik dan kristal cairmodulasi elektro-optikDengan menanamkan lapisan kristal cair ke dalam pandu gelombang, kontrol elektro-optik terhadap keadaan polarisasi berkas cahaya terwujud. Teknologi ini membuka kemungkinan yang sepenuhnya baru untuk perangkat berbasis chip dan sirkuit fotonik kompleks yang dibuat menggunakan teknologi penulisan laser femtodetik. Tim peneliti merinci bagaimana mereka membuat pelat gelombang yang dapat disetel dalam pandu gelombang silikon yang difusi. Ketika tegangan diberikan pada kristal cair, molekul kristal cair berputar, yang mengubah keadaan polarisasi cahaya yang ditransmisikan dalam pandu gelombang. Dalam percobaan yang dilakukan, para peneliti berhasil memodulasi polarisasi cahaya secara menyeluruh pada dua panjang gelombang tampak yang berbeda (Gambar 1).

Menggabungkan dua teknologi utama untuk mencapai kemajuan inovatif dalam perangkat terintegrasi fotonik 3D
Kemampuan laser femtodetik untuk secara presisi menulis pandu gelombang jauh di dalam material, alih-alih hanya di permukaan, menjadikannya teknologi yang menjanjikan untuk memaksimalkan jumlah pandu gelombang dalam satu chip. Teknologi ini bekerja dengan memfokuskan sinar laser berintensitas tinggi di dalam material transparan. Ketika intensitas cahaya mencapai tingkat tertentu, sinar tersebut mengubah sifat material pada titik aplikasinya, layaknya pena dengan akurasi mikron.
Tim peneliti menggabungkan dua teknik foton dasar untuk menanamkan lapisan kristal cair di dalam pandu gelombang. Saat berkas bergerak melalui pandu gelombang dan kristal cair, fase dan polarisasi berkas berubah setelah medan listrik diterapkan. Selanjutnya, berkas termodulasi akan terus merambat melalui bagian kedua pandu gelombang, sehingga mencapai transmisi sinyal optik dengan karakteristik modulasi. Teknologi hibrida yang menggabungkan kedua teknologi ini memungkinkan keunggulan keduanya dalam satu perangkat: di satu sisi, kepadatan konsentrasi cahaya yang tinggi yang dihasilkan oleh efek pandu gelombang, dan di sisi lain, kemampuan penyesuaian kristal cair yang tinggi. Penelitian ini membuka cara baru untuk memanfaatkan sifat-sifat kristal cair untuk menanamkan pandu gelombang di seluruh volume perangkat.modulatoruntukperangkat fotonik.

Gambar 1 Para peneliti menanamkan lapisan kristal cair ke dalam pandu gelombang yang dibuat dengan penulisan laser langsung, dan perangkat hibrida yang dihasilkan dapat digunakan untuk mengubah polarisasi cahaya yang melewati pandu gelombang.

Aplikasi dan keuntungan kristal cair dalam modulasi pandu gelombang laser femtodetik
Meskipunmodulasi optikDalam penulisan laser femtodetik pada pandu gelombang, sebelumnya dicapai terutama dengan menerapkan pemanasan lokal pada pandu gelombang. Dalam studi ini, polarisasi dikontrol secara langsung menggunakan kristal cair. "Pendekatan kami memiliki beberapa keunggulan potensial: konsumsi daya yang lebih rendah, kemampuan untuk memproses masing-masing pandu gelombang secara independen, dan mengurangi interferensi antar pandu gelombang yang berdekatan," catat para peneliti. Untuk menguji efektivitas perangkat, tim menyuntikkan laser ke dalam pandu gelombang dan memodulasi cahaya dengan memvariasikan tegangan yang diterapkan pada lapisan kristal cair. Perubahan polarisasi yang diamati pada keluaran konsisten dengan ekspektasi teoretis. Para peneliti juga menemukan bahwa setelah kristal cair diintegrasikan dengan pandu gelombang, karakteristik modulasi kristal cair tetap tidak berubah. Para peneliti menekankan bahwa studi ini hanyalah bukti konsep, sehingga masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum teknologi ini dapat digunakan dalam praktik. Misalnya, perangkat saat ini memodulasi semua pandu gelombang dengan cara yang sama, sehingga tim berupaya untuk mencapai kontrol independen untuk setiap pandu gelombang.