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

Eletro-óptica de polarizaçãoO controle é realizado pela redação a laser de femtossegundos e modulação de cristal líquido

Pesquisadores da Alemanha desenvolveram um novo método de controle de sinal óptico combinando a escrita a laser de femtossegundos 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 chip e circuitos fotônicos complexos fabricados usando a tecnologia de escrita a laser de femtossegundos. A equipe de pesquisa detalhou como eles fizeram placas de ondas ajustáveis ​​em guias de onda de silício fundidos. Quando uma tensão é aplicada ao cristal líquido, as moléculas de cristal líquido giram, o que altera o estado de polarização da luz transmitida no guia de ondas. Nos experimentos realizados, os pesquisadores modularam completamente a polarização da luz em dois comprimentos de onda visíveis diferentes (Figura 1).

Combinando duas tecnologias principais para obter progresso inovador em dispositivos integrados fotônicos 3D
A capacidade dos lasers de femtossegundos de escrever guias de ondas com precisão profundamente dentro do material, e não apenas na superfície, os torna uma tecnologia promissora para maximizar o número de guias de onda 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 certo nível, o feixe altera as propriedades do material em seu ponto de aplicação, assim como uma caneta com precisão de mícrons.
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 percorre o guia de ondas e através do cristal líquido, a fase e a polarização da viga mudam quando um campo elétrico é aplicado. Posteriormente, o feixe modulado continuará a se propagar durante a segunda parte do guia de ondas, alcançando assim a transmissão do sinal óptico com características de modulação. Essa tecnologia híbrida combinando as duas tecnologias permite as vantagens de ambos no mesmo dispositivo: por um lado, a alta densidade de concentração de luz provocada pelo efeito do guia de ondas e, por outro lado, a alta ajuste do cristal líquido. Esta pesquisa abre novas maneiras de usar as propriedades dos cristais líquidos para incorporar guias de onda no volume geral de dispositivos comoModuladoresparadispositivos fotônicos.

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

Aplicação e vantagens do cristal líquido na modulação do guia de onda a laser de femtossegundos
Emboramodulação ópticaNos guias de onda de escrita a laser de femtossegundos, foi anteriormente alcançado principalmente aplicando o aquecimento local aos guias de ondas, neste estudo, a polarização foi diretamente controlada usando cristais líquidos. "Nossa abordagem tem várias vantagens em potencial: menor consumo de energia, capacidade de processar guias de ondas individuais de forma independente e interferência reduzida entre guias de onda 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 tensão aplicada à camada de cristal líquido. As alterações de polarização observadas na saída são consistentes com as expectativas teóricas. Os pesquisadores também descobriram que, após a integração do cristal líquido ao guia de ondas, as características de modulação do cristal líquido permaneceram inalteradas. Os pesquisadores enfatizam que o estudo é apenas uma prova de conceito; portanto, ainda há muito trabalho a ser feito antes que a tecnologia possa ser usada na prática. Por exemplo, os dispositivos atuais modulam todos os guias de ondas da mesma maneira, para que a equipe esteja trabalhando para obter controle independente de cada guia de ondas individual.