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

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

Pesquisadores na Alemanha desenvolveram um novo método de controle de sinal óptico combinando escrita a laser de femtossegundo e cristal líquidomodulação eletro-ópticaAo incorporar uma camada de cristal líquido ao guia de ondas, realiza-se o controle eletro-óptico do estado de polarização do feixe. A tecnologia abre possibilidades inteiramente novas para dispositivos baseados em chips e circuitos fotônicos complexos fabricados com tecnologia de gravação a laser de femtossegundo. A equipe de pesquisa detalhou como fabricou placas de onda sintonizáveis ​​em guias de ondas de silício fundido. Quando uma voltagem 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 com sucesso a polarização da luz em dois comprimentos de onda visíveis diferentes (Figura 1).

Combinando duas tecnologias-chave para alcançar progresso inovador em dispositivos fotônicos integrados 3D
A capacidade dos lasers de femtossegundo de gravar guias de onda com precisão bem no fundo do material, em vez de apenas na superfície, os torna uma tecnologia promissora para maximizar o número de guias de onda em um único chip. A tecnologia funciona focalizando 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 ponto de aplicação, como uma caneta com precisão de micrômetros.
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, alcançando assim a transmissão do sinal óptico com características de modulação. Essa tecnologia híbrida, que combina as duas tecnologias, possibilita as vantagens de ambas no mesmo dispositivo: por um lado, a alta densidade de concentração de luz proporcionada pelo efeito guia de ondas e, por outro, a alta capacidade de ajuste do cristal líquido. Essa pesquisa abre novas maneiras de usar as propriedades dos cristais líquidos para incorporar guias de ondas no volume total de dispositivos, comomoduladoresparadispositivos fotônicos.

Figura 1 Os pesquisadores incorporaram camadas de cristal líquido em guias de onda 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 onda

Aplicação e vantagens do cristal líquido na modulação de guia de onda de laser de femtossegundo
Emboramodulação ópticaEm guias de onda de escrita a laser de femtossegundo, a polarização era obtida principalmente pela aplicação de aquecimento local aos guias de onda. 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 onda individuais de forma independente e redução da interferência entre guias de onda adjacentes", observam os pesquisadores. Para testar a eficácia do dispositivo, a equipe injetou um laser no guia de onda 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, após a integração do cristal líquido ao guia de onda, 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 onda da mesma maneira, portanto, a equipe está trabalhando para obter o controle independente de cada guia de onda individual.