(Nanowerk NieuwsOnderzoekers hebben een nieuwe manier ontwikkeld om optische signalen te controleren en te manipuleren door een vloeibare kristallaag in te bedden in golfgeleiders die zijn gemaakt met direct laserschrijven. De nieuwe apparaten maken elektro-optische controle van polarisatie mogelijk, wat nieuwe mogelijkheden zou kunnen openen voor op chip gebaseerde apparaten en complexe fotonische circuits op basis van door femtoseconden geschreven golfgeleiders. “Laserschrijven van golfgeleiders en elektro-optische modulatie via vloeibare kristallen is nog niet eerder op deze manier gecombineerd”, zegt Alessandro Alberucci van de Friedrich Schiller Universiteit Jena in Duitsland. “De hoop is dat deze technologie kan worden gebruikt om een nieuwe klasse van geïntegreerde fotonische apparaten te creëren die grote hoeveelheden informatie kunnen verwerken voor datacenters en andere data-intensieve toepassingen.” In het journaal Optische materialen Express (“Elektro-optische controle van polarisatie in femtoseconde-lasergeschreven golfgeleiders met behulp van een ingebedde vloeibaar-kristalcel”), beschrijven de onderzoekers hoe ze een afstembare golfplaat creëerden in een golfgeleider van gesmolten silica. Wanneer er 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.
Onderzoekers hebben een vloeibare kristallaag ingebed in een golfgeleider die is gemaakt met direct laserschrijven (foto). Het resulterende hybride apparaat kan worden gebruikt om de polarisatie van licht dat door de golfgeleider reist te veranderen. (Afbeelding: GRK 2101, Friedrich Schiller Universiteit Jena) "Ons werk maakt de weg vrij voor het integreren van nieuwe soorten optische functies in het hele volume van een enkele glaschip, waardoor compacte 3D-fotonische geïntegreerde apparaten mogelijk worden die voorheen niet mogelijk waren", aldus Alberucci . “Het unieke 3D-karakter van in 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 gemodificeerde 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 concentratie van licht 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 onveranderd 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 over elke golfgeleider.- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64777.php
