O controle eletro-óptico de polarização é realizado por escrita a laser de femtosegundo e modulação de cristal líquido

Polarização eletro-ópticao controle é realizado por escrita a laser de femtosegundo e modulação de cristal líquido

Pesquisadores na Alemanha desenvolveram um novo método de controle de sinal óptico combinando escrita a laser de femtosegundo e cristal líquidomodulação eletro-óptica. Ao incorporar a camada de cristal líquido no guia de ondas, o controle eletro-óptico do estado de polarização do feixe é realizado. A tecnologia abre possibilidades inteiramente novas para dispositivos baseados em chips e circuitos fotônicos complexos feitos com tecnologia de gravação a laser de femtossegundos. A equipe de pesquisa detalhou como eles fizeram placas de ondas sintonizáveis ​​em guias de ondas de silício fundido. Quando uma voltagem é aplicada ao cristal líquido, as moléculas do cristal líquido giram, o que altera o estado de polarização da luz transmitida no guia de ondas. Nos experimentos realizados, os pesquisadores modularam completamente com sucesso a polarização da luz em dois comprimentos de onda visíveis diferentes (Figura 1).

Combinando duas tecnologias-chave para alcançar um progresso inovador em dispositivos fotônicos integrados 3D
A capacidade dos lasers de femtosegundo de escrever guias de ondas com precisão nas profundezas do material, em vez de apenas na superfície, os torna uma tecnologia promissora para maximizar o número de guias de ondas em um único chip. A tecnologia funciona focando um feixe de laser de alta intensidade dentro de um material transparente. Quando a intensidade da luz atinge um determinado nível, o feixe altera as propriedades do material no seu ponto de aplicação, tal como uma caneta com precisão micrométrica.
A equipe de pesquisa combinou duas técnicas básicas de fótons para incorporar uma camada de cristais líquidos no guia de ondas. À medida que o feixe viaja através do guia de ondas e do cristal líquido, a fase e a polarização do feixe mudam quando um campo elétrico é aplicado. Posteriormente, o feixe modulado continuará a se propagar pela segunda parte do guia de ondas, conseguindo assim a transmissão do sinal óptico com características de modulação. Esta tecnologia híbrida que combina as duas tecnologias permite as vantagens de ambas no mesmo dispositivo: por um lado, a elevada densidade de concentração de luz proporcionada pelo efeito guia de ondas e, por outro lado, a elevada ajustabilidade do cristal líquido. Esta pesquisa abre novas maneiras de usar as propriedades dos cristais líquidos para incorporar guias de ondas no volume geral dos dispositivos, bem comomoduladoresparadispositivos fotônicos.

Figura 1 Os pesquisadores incorporaram camadas de cristal líquido em guias de ondas criados por escrita direta a laser, e o dispositivo híbrido resultante poderia ser usado para alterar a polarização da luz que passa pelos guias de ondas.

Aplicação e vantagens do cristal líquido na modulação de guia de ondas a laser de femtosegundo
Emboramodulação ópticaem guias de ondas de escrita a laser de femtossegundos foi anteriormente obtido principalmente pela aplicação de aquecimento local aos guias de ondas; neste estudo, a polarização foi controlada diretamente pelo uso de cristais líquidos. “Nossa abordagem tem várias vantagens potenciais: menor consumo de energia, capacidade de processar guias de ondas individuais de forma independente e redução da interferência entre guias de ondas adjacentes”, observam os pesquisadores. Para testar a eficácia do dispositivo, a equipe injetou um laser no guia de ondas e modulou a luz variando a voltagem aplicada à camada de cristal líquido. As mudanças de polarização observadas na saída são consistentes com as expectativas teóricas. Os pesquisadores também descobriram que depois que o cristal líquido foi integrado ao guia de ondas, as características de modulação do cristal líquido permaneceram inalteradas. Os pesquisadores ressaltam que o estudo é apenas uma prova de conceito, portanto ainda há muito trabalho a ser feito antes que a tecnologia possa ser utilizada na prática. Por exemplo, os dispositivos atuais modulam todos os guias de ondas da mesma maneira, de modo que a equipe está trabalhando para obter controle independente de cada guia de ondas individual.