בקרת אלקטרו-אופטית של קיטוב מתממשת על ידי כתיבת לייזר פמט שנייה ומאפנון גביש נוזלי

קיטוב אלקטרו-אופטיהשליטה מתממשת על ידי כתיבת לייזר פמט שנייה ואפונון גביש נוזלי

חוקרים בגרמניה פיתחו שיטה חדשה של בקרת אותות אופטי על ידי שילוב של כתיבת לייזר פמט שנייה עם גביש נוזליאפנון אלקטרו-אופטי. על ידי הטבעת שכבת גביש נוזלי במוליך הגל, מתממשת השליטה האלקטרו-אופטית של מצב קיטוב הקרן. הטכנולוגיה פותחת אפשרויות חדשות לחלוטין עבור מכשירים מבוססי שבבים ומעגלים פוטוניים מורכבים שנעשו באמצעות טכנולוגיית כתיבה בלייזר פמט שנייה. צוות המחקר פירט כיצד הם יצרו לוחות גלים ניתנים לכוונון במובילי גל סיליקון ממוזגים. כאשר מופעל מתח על הגביש הנוזלי, מולקולות הגביש הנוזלי מסתובבות, מה שמשנה את מצב הקיטוב של האור המועבר במוליך הגל. בניסויים שנערכו, החוקרים הצליחו לשנות את קיטוב האור בשני אורכי גל שונים (איור 1).

שילוב של שתי טכנולוגיות מפתח להשגת התקדמות חדשנית בהתקנים משולבים פוטוניים תלת מימדיים
היכולת של לייזרים פמט-שניות לכתוב במדויק מוליכי גל עמוק בתוך החומר, ולא רק על פני השטח, הופכת אותם לטכנולוגיה מבטיחה למקסם את מספר מוליכי הגל בשבב בודד. הטכנולוגיה פועלת על ידי מיקוד קרן לייזר בעוצמה גבוהה בתוך חומר שקוף. כאשר עוצמת האור מגיעה לרמה מסוימת, האלומה משנה את תכונות החומר בנקודת היישום שלו, ממש כמו עט עם דיוק מיקרוני.
צוות המחקר שילב שתי טכניקות פוטון בסיסיות כדי להטמיע שכבה של גבישים נוזליים במוליך הגל. כאשר הקרן עוברת דרך מוליך הגל ודרך הגביש הנוזלי, הפאזה והקיטוב של הקרן משתנים לאחר הפעלת שדה חשמלי. לאחר מכן, האלומה המאופנת תמשיך להתפשט דרך החלק השני של מוליך הגל, ובכך תשיג את השידור של האות האופטי עם מאפייני אפנון. טכנולוגיה היברידית זו המשלבת את שתי הטכנולוגיות מאפשרת את היתרונות של שתיהן באותו מכשיר: מצד אחד, צפיפות ריכוז האור הגבוהה שמביאה אפקט מוליך הגל, ומצד שני, יכולת ההתאמה הגבוהה של הגביש הנוזלי. מחקר זה פותח דרכים חדשות להשתמש במאפיינים של גבישים נוזליים כדי להטמיע מוליכי גל בנפח הכולל של מכשירים כמומאפנניםעֲבוּרמכשירים פוטוניים.

איור 1 החוקרים הטמיעו שכבות גביש נוזלי לתוך מובילי גל שנוצרו על ידי כתיבה ישירה בלייזר, והמכשיר ההיברידי שנוצר יכול לשמש כדי לשנות את הקיטוב של האור העובר דרך מובילי הגלים

יישום ויתרונות של גביש נוזלי באפנון מוליך גל פמט שנייה בלייזר
לַמרוֹתאפנון אופטיבכתיבת לייזר ב- femtosecond מובילי גל הושגו בעבר בעיקר על ידי הפעלת חימום מקומי על מובילי הגל, במחקר זה, הקיטוב נשלט ישירות על ידי שימוש בגבישים נוזליים. "לגישה שלנו יש כמה יתרונות פוטנציאליים: צריכת חשמל נמוכה יותר, היכולת לעבד מוליכי גל בודדים באופן עצמאי והפחתת הפרעות בין מוליכי גל סמוכים", מציינים החוקרים. כדי לבדוק את יעילות המכשיר, הצוות הזריק לייזר למוביל הגל ואפנן את האור על ידי שינוי המתח המופעל על שכבת הגביש הנוזלי. שינויי הקיטוב שנצפו במוצא תואמים את הציפיות התיאורטיות. החוקרים מצאו גם כי לאחר שילוב הגביש הנוזלי עם מוליך הגל, מאפייני האפנון של הגביש הנוזלי נותרו ללא שינוי. החוקרים מדגישים שהמחקר הוא רק הוכחה לקונספט, ולכן יש עוד הרבה עבודה לפני שניתן יהיה להשתמש בטכנולוגיה בפועל. לדוגמה, התקנים נוכחיים מווסתים את כל מובילי הגלים באותו אופן, כך שהצוות פועל להשגת שליטה עצמאית בכל מוליך גל בנפרד.