(Ειδήσεις Nanowerk) Οι ερευνητές ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο ελέγχου και χειρισμού οπτικών σημάτων ενσωματώνοντας ένα στρώμα υγρών κρυστάλλων σε κυματοδηγούς που δημιουργούνται με άμεση γραφή με λέιζερ. Οι νέες συσκευές επιτρέπουν τον ηλεκτρο-οπτικό έλεγχο της πόλωσης, ο οποίος θα μπορούσε να ανοίξει νέες δυνατότητες για συσκευές που βασίζονται σε τσιπ και πολύπλοκα φωτονικά κυκλώματα που βασίζονται σε κυματοδηγούς γραμμένους σε φέμτο δευτερόλεπτο. «Η γραφή με λέιζερ κυματοδηγών και η ηλεκτρο-οπτική διαμόρφωση μέσω υγρών κρυστάλλων δεν έχουν συνδυαστεί με αυτόν τον τρόπο στο παρελθόν», δήλωσε ο Alessandro Alberucci από το Πανεπιστήμιο Friedrich Schiller Jena στη Γερμανία. «Η ελπίδα είναι ότι αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μιας νέας κατηγορίας ολοκληρωμένων φωτονικών συσκευών που μπορούν να επεξεργάζονται μεγάλες ποσότητες πληροφοριών για κέντρα δεδομένων και άλλες εφαρμογές έντασης δεδομένων». Στο περιοδικό Οπτικά Υλικά Express ("Ηλεκτροοπτικός έλεγχος της πόλωσης σε κυματοδηγούς γραμμένου με λέιζερ femtosecond με χρήση ενσωματωμένης κυψέλης υγρών κρυστάλλων"), οι ερευνητές περιγράφουν πώς δημιούργησαν μια συντονιζόμενη κυματική πλάκα μέσα σε έναν κυματοδηγό τηγμένου πυριτίου. Όταν εφαρμόζεται τάση στον υγρό κρύσταλλο, τα μόριά του περιστρέφονται, γεγονός που αλλάζει την πόλωση του φωτός που μεταδίδεται μέσω του κυματοδηγού. Σε πειράματα, οι ερευνητές επέδειξαν πλήρη διαμόρφωση της οπτικής πόλωσης σε δύο διαφορετικά ορατά μήκη κύματος.
Οι ερευνητές ενσωμάτωσαν ένα στρώμα υγρών κρυστάλλων σε έναν κυματοδηγό που δημιουργήθηκε με άμεση γραφή με λέιζερ (εικόνα). Η προκύπτουσα υβριδική συσκευή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αλλαγή της πόλωσης του φωτός που ταξιδεύει μέσω του κυματοδηγού. (Εικόνα: GRK 2101, Πανεπιστήμιο Friedrich Schiller Jena) «Η δουλειά μας ανοίγει το δρόμο για την ενσωμάτωση νέων τύπων οπτικών λειτουργιών σε ολόκληρο τον όγκο ενός ενιαίου τσιπ γυαλιού, επιτρέποντας συμπαγείς 3D φωτονικές ενσωματωμένες συσκευές που δεν ήταν δυνατές στο παρελθόν», είπε ο Alberucci . «Η μοναδική τρισδιάστατη φύση των κυματοδηγών που γράφονται σε φέμτο δευτερόλεπτο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία νέων χωρικών διαμορφωτών φωτός όπου κάθε pixel αντιμετωπίζεται ξεχωριστά από έναν κυματοδηγό. Η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να βρει εφαρμογή στην πειραματική υλοποίηση πυκνών οπτικών νευρωνικών δικτύων».
Συνδυάζοντας δύο βασικές τεχνολογίες
Τα λέιζερ Femtosecond μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εγγραφή κυματοδηγών βαθιά μέσα σε ένα υλικό - σε αντίθεση με μόνο στην επιφάνεια όπως άλλες μέθοδοι - καθιστώντας την μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για τη μεγιστοποίηση του αριθμού των κυματοδηγών σε ένα μόνο τσιπ. Αυτή η προσέγγιση περιλαμβάνει την εστίαση μιας έντονης δέσμης λέιζερ μέσα σε ένα διαφανές υλικό. Όταν η οπτική ένταση είναι αρκετά υψηλή, η δέσμη τροποποιεί το υλικό υπό φωτισμό, λειτουργώντας έτσι σαν ένα είδος στυλό με μικρομετρική ακρίβεια. «Το πιο σημαντικό μειονέκτημα της χρήσης τεχνολογίας γραφής λέιζερ femtosecond για τη δημιουργία κυματοδηγών είναι η δυσκολία στη διαμόρφωση του οπτικού σήματος σε αυτούς τους κυματοδηγούς», είπε ο Alberucci. «Δεδομένου ότι ένα πλήρες δίκτυο επικοινωνίας χρειάζεται συσκευές ικανές να ελέγχουν το μεταδιδόμενο σήμα, η δουλειά μας διερευνά νέες λύσεις για να ξεπεράσει αυτόν τον περιορισμό». Στη νέα εργασία, οι ερευνητές συνδύασαν δύο θεμελιώδεις φωτονικές τεχνολογίες ενσωματώνοντας ένα στρώμα υγρού κρυστάλλου μέσα σε έναν κυματοδηγό. Όταν η δέσμη που διαδίδεται μέσα στον κυματοδηγό εισέρχεται στο στρώμα υγρών κρυστάλλων, τροποποιεί τη φάση και την πόλωση του φωτός όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο. Στη συνέχεια, η τροποποιημένη δέσμη διασχίζει το δεύτερο τμήμα του κυματοδηγού, έτσι ώστε να διαδίδεται μια δέσμη με διαμορφωμένες ιδιότητες. «Ο υβριδισμός επιτρέπει την πρόσβαση στα πλεονεκτήματα και των δύο τεχνολογιών στην ίδια συσκευή: μεγάλη συγκέντρωση φωτός λόγω του καθοδηγητικού φαινομένου και μεγάλο βαθμό συντονισμού που σχετίζεται με υγρούς κρυστάλλους», δήλωσε ο Alberucci. «Αυτή η έρευνα οδηγεί στη χρήση ιδιοτήτων υγρών κρυστάλλων ως διαμορφωτή σε φωτονικές συσκευές που έχουν ενσωματωμένους κυματοδηγούς σε ολόκληρο τον όγκο τους».Πλεονεκτήματα της υβριδικής προσέγγισης
Αν και η οπτική διαμόρφωση σε γραμμένους κυματοδηγούς λέιζερ femtosecond είχε προηγουμένως επιτευχθεί με τοπική θέρμανση του κυματοδηγού, η χρήση υγρών κρυστάλλων στη νέα εργασία επιτρέπει τον άμεσο έλεγχο της πόλωσης. «Η προσέγγισή μας έχει πολλά πιθανά πλεονεκτήματα: χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, δυνατότητα αντιμετώπισης μεμονωμένων κυματοδηγών στο μεγαλύτερο μέρος ανεξάρτητα και λιγότερη αλληλεπίδραση μεταξύ γειτονικών κυματοδηγών», δήλωσε ο Alberucci. Για να δοκιμάσουν τις συσκευές, οι ερευνητές έγχυσαν φως λέιζερ στον κυματοδηγό και στη συνέχεια διαφοροποίησαν την τάση που εφαρμόζεται στο στρώμα υγρών κρυστάλλων, το οποίο ρυθμίζει το φως. Η μετρούμενη πόλωση στην έξοδο ποικίλλει όπως προβλέπεται από τη θεωρία. Βρήκαν επίσης ότι η ενσωμάτωση του υγρού κρυστάλλου με τους κυματοδηγούς άφησε τις ιδιότητες διαμόρφωσης των υγρών κρυστάλλων αμετάβλητες. Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι αυτή η μελέτη είναι μόνο μια απόδειξη της ιδέας, επομένως χρειάζεται περισσότερη δουλειά πριν η τεχνολογία είναι έτοιμη για πρακτικές εφαρμογές. Για παράδειγμα, η τρέχουσα συσκευή διαμορφώνει κάθε κυματοδηγό με τον ίδιο τρόπο, έτσι εργάζονται για να επιτύχουν ανεξάρτητο έλεγχο σε κάθε κυματοδηγό.- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64777.php
