研究人员开发了一种控制和操纵光信号的新方法，将液晶层嵌入到用激光直接写入创建的波导中。新器件能够实现偏振的电光控制，这可以为基于芯片的器件和基于飞秒写入波导的复杂光子电路开辟新的可能性。

德国耶拿弗里德里希席勒大学的亚历山德罗·阿尔贝鲁奇 (Alessandro Alberucci) 表示：“波导的激光写入和通过液晶进行的电光调制以前从未以这种方式结合在一起。” “希望这项技术可以用来创建新型集成光子设备，可以为数据中心和其他数据密集型应用处理大量信息。”

在《光学材料快报》杂志上，研究人员描述了他们如何在熔融石英波导内创建可调谐波片。当电压施加到液晶上时，其分子旋转，从而改变通过波导传输的光的偏振。在实验中，研究人员展示了两种不同可见波长下光学偏振的完全调制。

Alberucci 表示：“我们的工作为将新型光学功能集成到单个玻璃芯片的整个体积中铺平了道路，从而实现了以前不可能实现的紧凑型 3D 光子集成器件。” “飞秒写入波导独特的 3D 特性可用于创建新的空间光调制器，其中每个像素都由一个波导单独寻址。该技术还可以在密集光学神经网络的实验实现中找到应用。”

将两项关键技术结合在一起

飞秒激光器可用于在材料深处写入波导，而不是像其他方法那样只能在表面写入波导，这使其成为最大化单芯片上波导数量的有前途的方法。这种方法涉及将强激光束聚焦在透明材料内。当光强度足够高时，光束会在照射下改变材料，从而起到类似具有微米精度的笔的作用。

“使用飞秒激光写入技术创建波导的最重要缺点是难以调制这些波导中的光信号，”阿尔贝鲁奇说。“由于完整的通信网络需要能够控制传输信号的设备，因此我们的工作探索新的解决方案来克服这一限制。”

在这篇新论文中，研究人员通过在波导内嵌入一层液晶来结合两种基本的光子技术。当波导内传播的光束进入液晶层时，在施加电场时会改变光的相位和偏振。然后，修改后的光束穿过波导的第二部分，从而传播具有调制特性的光束。

阿尔贝鲁奇说：“这种混合可以在同一设备中发挥两种技术的优点：由于引导效应而导致光高度集中，以及与液晶相关的高度可调性。” “这项研究引领了在整个体积中嵌入波导的光子器件中使用液晶特性作为调制器的方法。”

混合方法的优点

尽管飞秒激光写入波导中的光学调制以前是通过局部加热波导来实现的，但在新工作中使用液晶可以直接控制偏振。“我们的方法有几个潜在的优势：功耗更低、能够独立地处理大量单个波导，以及相邻波导之间的串扰更少，”Alberucci 说。

为了测试这些设备，研究人员将激光注入波导，然后改变施加到液晶层的电压，从而调制光。输出端测得的偏振变化正如理论预测的那样。他们还发现，将液晶与波导集成后，液晶的调制特性不会发生变化。

研究人员指出，这项研究只是概念验证，因此在该技术准备好投入实际应用之前还需要做更多的工作。例如，当前的设备以相同的方式调制每个波导，因此他们正在努力实现每个波导的独立控制。

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：