フェムト秒レーザー書き込みと液晶変調により偏光電気光学制御を実現

偏光電気光学フェムト秒レーザー書き込みと液晶変調により制御を実現

ドイツの研究者がフェムト秒レーザー書き込みと液晶を組み合わせた新しい光信号制御方法を開発電気光学変調。導波管に液晶層を埋め込むことにより、ビームの偏光状態の電気光学的制御が実現されます。この技術は、フェムト秒レーザー書き込み技術を使用して作成されたチップベースのデバイスと複雑なフォトニック回路にまったく新しい可能性をもたらします。研究チームは、溶融シリコン導波路で同調可能な波長板をどのように作製したかについて詳しく説明した。電圧が液晶に印加されると、液晶分子が回転し、導波路内を伝送される光の偏光状態が変化する。実施された実験では、研究者らは 2 つの異なる可視波長で光の偏光を完全に変調することに成功しました (図 1)。

2 つの主要テクノロジーを組み合わせて 3D フォトニック統合デバイスの革新的な進歩を達成
フェムト秒レーザーは、表面だけでなく材料の内部深くに導波路を正確に書き込むことができるため、単一チップ上の導波路の数を最大化する有望な技術となっています。この技術は、透明な素材の中に高強度のレーザービームを集束させることで機能します。光の強度が一定のレベルに達すると、ミクロン単位の精度のペンと同様に、ビームはその照射点で材料の特性を変化させます。
研究チームは、2 つの基本的な光子技術を組み合わせて、導波管に液晶層を埋め込みました。ビームが導波路と液晶を通過する際、電界が印加されるとビームの位相と偏光が変化します。その後、変調されたビームは導波路の 2 番目の部分を通って伝播し続けるため、変調特性を備えた光信号の伝送が実現されます。 2つの技術を組み合わせたこのハイブリッド技術により、導波路効果による高密度の集光と液晶の高い調整能力という両方の利点を同一デバイス内で実現します。この研究は、液晶の特性を利用してデバイスの全体積に導波路を埋め込む新しい方法を切り開きます。変調器のためにフォトニックデバイス.

図1 研究者らは、直接レーザー書き込みによって作成された導波路に液晶層を埋め込み、得られたハイブリッドデバイスを使用して導波路を通過する光の偏光を変更できる可能性がある

フェムト秒レーザー導波路変調における液晶の応用と利点
それでも光変調フェムト秒レーザー書き込み導波路では、これまで主に導波路に局所加熱を適用することで実現されていましたが、この研究では、液晶を使用して偏光を直接制御しました。 「私たちのアプローチには、消費電力の低減、個々の導波路を独立して処理できること、隣接する導波路間の干渉の低減など、いくつかの潜在的な利点があります」と研究者らは指摘する。デバイスの有効性をテストするために、研究チームは導波路にレーザーを注入し、液晶層に印加する電圧を変化させることで光を変調した。出力で観察された偏光変化は理論上の予想と一致しています。研究者らはまた、液晶が導波路と一体化された後も、液晶の変調特性が変化しないことを発見した。研究者らは、この研究は単なる概念実証であり、この技術が実際に使用されるまでにはまだ多くの作業が必要であると強調している。たとえば、現在のデバイスはすべての導波路を同じ方法で変調するため、チームは個々の導波路の独立した制御を実現するために取り組んでいます。