בקרת אלקטרו-אופטיקה בקיטוב מתממשת על ידי כתיבת לייזר פמטו-שנייה ואפנון גביש נוזלי

קיטוב אלקטרו-אופטישליטה מתממשת על ידי כתיבת לייזר פמטו-שנייה ואפנון גביש נוזלי

חוקרים בגרמניה פיתחו שיטה חדשה לבקרת אותות אופטיים על ידי שילוב של כתיבת לייזר פמטו-שנייה וגבישים נוזליים.אפנון אלקטרו-אופטיעל ידי הטמעת שכבת גביש נוזלי בתוך מוליך הגל, מתממשת שליטה אלקטרו-אופטית במצב הקיטוב של הקרן. הטכנולוגיה פותחת אפשרויות חדשות לחלוטין עבור התקנים מבוססי שבבים ומעגלים פוטוניים מורכבים המיוצרים באמצעות טכנולוגיית כתיבת לייזר פמטו-שנייה. צוות המחקר פירט כיצד יצרו לוחות גל מתכווננים במוליכי גל מסיליקון מותך. כאשר מופעל מתח על הגביש הנוזלי, מולקולות הגביש הנוזלי מסתובבות, מה שמשנה את מצב הקיטוב של האור המועבר במוליך הגל. בניסויים שבוצעו, החוקרים הצליחו לווסת לחלוטין את הקיטוב של האור בשני אורכי גל שונים (איור 1).

שילוב שתי טכנולוגיות מפתח להשגת התקדמות חדשנית במכשירים פוטוניים משולבים תלת-ממדיים
היכולת של לייזרים פמטו-שניים לכתוב במדויק מוליכי גל עמוק בתוך החומר, ולא רק על פני השטח, הופכת אותם לטכנולוגיה מבטיחה למקסום מספר מוליכי הגל על ​​שבב יחיד. הטכנולוגיה פועלת על ידי מיקוד קרן לייזר בעוצמה גבוהה בתוך חומר שקוף. כאשר עוצמת האור מגיעה לרמה מסוימת, הקרן משנה את תכונות החומר בנקודת היישום שלו, בדיוק כמו עט בדיוק של מיקרון.
צוות המחקר שילב שתי טכניקות פוטונים בסיסיות כדי להטמיע שכבה של גבישים נוזליים במוליך הגל. כאשר הקרן עוברת דרך מוליך הגל ודרך הגביש הנוזלי, הפאזה והקיטוב של הקרן משתנים לאחר שמופעל שדה חשמלי. לאחר מכן, הקרן המווסתת תמשיך להתפשט דרך החלק השני של מוליך הגל, ובכך תשיג העברת אות אופטי עם מאפייני אפנון. טכנולוגיה היברידית זו, המשלבת את שתי הטכנולוגיות, מאפשרת את היתרונות של שתיהן באותו מכשיר: מצד אחד, צפיפות האור הגבוהה הנגרמת על ידי אפקט מוליך הגל, ומצד שני, יכולת כוונון גבוהה של הגביש הנוזלי. מחקר זה פותח דרכים חדשות לשימוש בתכונות של גבישים נוזליים כדי להטמיע מוליכי גל בנפח הכולל של התקנים.מודולטוריםעֲבוּרמכשירים פוטוניים.

איור 1. החוקרים הטמיעו שכבות גביש נוזלי במוליכי גל שנוצרו על ידי כתיבה ישירה בלייזר, וההתקן ההיברידי שנוצר יוכל לשמש לשינוי הקיטוב של האור העובר דרך מוליכי הגל.

יישום ויתרונות של גביש נוזלי באפנון מוליך גל לייזר פמטו-שניות
לַמרוֹתאפנון אופטיבכתיבת לייזר פמטו-שנייה, בעבר, הקיטוב הושג בעיקר על ידי הפעלת חימום מקומי על מוליכי הגל, במחקר זה, הקיטוב נשלט ישירות באמצעות גבישים נוזליים. "לגישה שלנו מספר יתרונות פוטנציאליים: צריכת חשמל נמוכה יותר, היכולת לעבד מוליכי גל בודדים באופן עצמאי, והפרעות מופחתות בין מוליכי גל סמוכים", מציינים החוקרים. כדי לבחון את יעילות המכשיר, הצוות הזריק לייזר למוליך הגל ומווסת את האור על ידי שינוי המתח המופעל על שכבת הגביש הנוזלי. שינויי הקיטוב שנצפו ביציאה עולים בקנה אחד עם הציפיות התיאורטיות. החוקרים מצאו גם שלאחר שילוב הגביש הנוזלי עם מוליך הגל, מאפייני המודולציה של הגביש הנוזלי נותרו ללא שינוי. החוקרים מדגישים כי המחקר הוא רק הוכחת היתכנות, ולכן עדיין יש הרבה עבודה לעשות לפני שניתן יהיה להשתמש בטכנולוגיה בפועל. לדוגמה, התקנים נוכחיים מווסתים את כל מוליכי הגל באותו אופן, ולכן הצוות פועל להשגת שליטה עצמאית בכל מוליך גל בנפרד.