قطبش الکترواپتیکیکنترل توسط نوشتن لیزر فمتوثانیه و مدولاسیون کریستال مایع انجام می‌شود
محققان آلمانی با ترکیب نوشتن لیزری فمتوثانیه‌ای و کریستال مایع، روش جدیدی برای کنترل سیگنال نوری توسعه داده‌اند.مدولاسیون الکترواپتیکیبا تعبیه لایه کریستال مایع در موجبر، کنترل الکترواپتیکی حالت قطبش پرتو محقق می‌شود. این فناوری امکانات کاملاً جدیدی را برای دستگاه‌های مبتنی بر تراشه و مدارهای فوتونی پیچیده ساخته شده با استفاده از فناوری نوشتن لیزر فمتوثانیه فراهم می‌کند. تیم تحقیقاتی نحوه ساخت صفحات موج قابل تنظیم در موجبرهای سیلیکونی ذوب شده را به تفصیل شرح دادند. هنگامی که ولتاژی به کریستال مایع اعمال می‌شود، مولکول‌های کریستال مایع می‌چرخند که حالت قطبش نور منتقل شده در موجبر را تغییر می‌دهد. در آزمایش‌های انجام شده، محققان با موفقیت قطبش نور را در دو طول موج مرئی مختلف به طور کامل مدوله کردند (شکل 1).
ترکیب دو فناوری کلیدی برای دستیابی به پیشرفت نوآورانه در دستگاه‌های مجتمع فوتونی سه‌بعدی
توانایی لیزرهای فمتوثانیه در نوشتن دقیق موجبرها در اعماق ماده، به جای فقط روی سطح آن، آنها را به یک فناوری امیدوارکننده برای به حداکثر رساندن تعداد موجبرها روی یک تراشه تبدیل می‌کند. این فناوری با تمرکز یک پرتو لیزر با شدت بالا در داخل یک ماده شفاف کار می‌کند. هنگامی که شدت نور به سطح خاصی می‌رسد، پرتو خواص ماده را در نقطه کاربرد آن تغییر می‌دهد، درست مانند یک خودکار با دقت میکرونی.
تیم تحقیقاتی دو تکنیک فوتونی پایه را برای جاسازی یک لایه از کریستال‌های مایع در موجبر ترکیب کردند. همزمان با عبور پرتو از موجبر و کریستال مایع، فاز و قطبش پرتو پس از اعمال میدان الکتریکی تغییر می‌کند. متعاقباً، پرتو مدوله شده به انتشار خود از طریق بخش دوم موجبر ادامه می‌دهد و بدین ترتیب سیگنال نوری با ویژگی‌های مدولاسیون منتقل می‌شود. این فناوری ترکیبی که دو فناوری را با هم ترکیب می‌کند، مزایای هر دو را در یک دستگاه فراهم می‌کند: از یک سو، چگالی بالای غلظت نور ناشی از اثر موجبر و از سوی دیگر، قابلیت تنظیم بالای کریستال مایع. این تحقیق راه‌های جدیدی را برای استفاده از خواص کریستال‌های مایع برای جاسازی موجبرها در حجم کلی دستگاه‌ها به عنوانتعدیل کننده هابرایدستگاه‌های فوتونیک.
شکل 1 محققان لایه‌های کریستال مایع را در موجبرهای ایجاد شده توسط نوشتن مستقیم لیزر جاسازی کردند و دستگاه هیبریدی حاصل می‌تواند برای تغییر قطبش نور عبوری از موجبرها استفاده شود.
کاربرد و مزایای کریستال مایع در مدولاسیون موجبر لیزری فمتوثانیه
اگرچهمدولاسیون نوریدر موجبرهای نوشتاری لیزری فمتوثانیه‌ای که قبلاً عمدتاً با اعمال گرمایش موضعی به موجبرها حاصل می‌شد، در این مطالعه، قطبش مستقیماً با استفاده از کریستال‌های مایع کنترل شد. محققان خاطرنشان می‌کنند: «رویکرد ما چندین مزیت بالقوه دارد: مصرف برق کمتر، توانایی پردازش موجبرهای منفرد به طور مستقل و کاهش تداخل بین موجبرهای مجاور». برای آزمایش اثربخشی دستگاه، تیم یک لیزر را به موجبر تزریق کرد و نور را با تغییر ولتاژ اعمال شده به لایه کریستال مایع مدوله کرد. تغییرات قطبش مشاهده شده در خروجی با انتظارات نظری سازگار است. محققان همچنین دریافتند که پس از ادغام کریستال مایع با موجبر، ویژگی‌های مدولاسیون کریستال مایع بدون تغییر باقی ماند. محققان تأکید می‌کنند که این مطالعه صرفاً اثبات مفهوم است، بنابراین هنوز کارهای زیادی باید قبل از استفاده عملی از این فناوری انجام شود. به عنوان مثال، دستگاه‌های فعلی همه موجبرها را به یک روش مدوله می‌کنند، بنابراین تیم در تلاش است تا به کنترل مستقل هر موجبر منفرد دست یابد.
زمان ارسال: ۱۴ مه ۲۰۲۴