โพลาไรเซชันอิเล็กโทรออปติกการควบคุมทำได้โดยการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีและการปรับสัญญาณด้วยผลึกเหลว
นักวิจัยในเยอรมนีได้พัฒนาวิธีการควบคุมสัญญาณแสงแบบใหม่ โดยการผสมผสานการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีและผลึกเหลวการปรับเปลี่ยนทางอิเล็กโทรออปติกด้วยการฝังชั้นผลึกเหลวลงในท่อนำคลื่น ทำให้สามารถควบคุมสถานะโพลาไรเซชันของลำแสงด้วยระบบไฟฟ้าเชิงแสงได้ เทคโนโลยีนี้เปิดโอกาสใหม่ๆ อย่างสิ้นเชิงสำหรับอุปกรณ์บนชิปและวงจรโฟตอนิกที่ซับซ้อนซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาที ทีมวิจัยได้อธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการสร้างแผ่นคลื่นที่ปรับได้ในท่อนำคลื่นซิลิคอนหลอมรวม เมื่อมีการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับผลึกเหลว โมเลกุลของผลึกเหลวจะหมุน ซึ่งจะเปลี่ยนสถานะโพลาไรเซชันของแสงที่ส่งผ่านในท่อนำคลื่น ในการทดลองที่ดำเนินการ นักวิจัยประสบความสำเร็จในการปรับเปลี่ยนโพลาไรเซชันของแสงที่ความยาวคลื่นที่มองเห็นได้สองค่าที่แตกต่างกันอย่างสมบูรณ์ (รูปที่ 1)
การผสานสองเทคโนโลยีหลักเพื่อบรรลุความก้าวหน้าเชิงนวัตกรรมในอุปกรณ์โฟโตนิกส์แบบบูรณาการ 3 มิติ
ความสามารถของเลเซอร์เฟมโตวินาทีในการเขียนตัวนำคลื่นแสงลงไปในเนื้อวัสดุอย่างแม่นยำ แทนที่จะเขียนแค่บนพื้นผิว ทำให้เลเซอร์ชนิดนี้เป็นเทคโนโลยีที่น่าสนใจอย่างยิ่งในการเพิ่มจำนวนตัวนำคลื่นแสงบนชิปตัวเดียว เทคโนโลยีนี้ทำงานโดยการโฟกัสลำแสงเลเซอร์ความเข้มสูงเข้าไปในวัสดุโปร่งใส เมื่อความเข้มของแสงถึงระดับหนึ่ง ลำแสงจะเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุ ณ จุดที่ลำแสงตกกระทบ เหมือนกับปากกาที่มีความแม่นยำระดับไมครอน
ทีมวิจัยได้ผสมผสานเทคนิคโฟตอนพื้นฐานสองอย่างเข้าด้วยกันเพื่อฝังชั้นของผลึกเหลวลงในท่อนำคลื่น เมื่อลำแสงเดินทางผ่านท่อนำคลื่นและผ่านผลึกเหลว เฟสและโพลาไรเซชันของลำแสงจะเปลี่ยนแปลงเมื่อมีการใช้สนามไฟฟ้า จากนั้น ลำแสงที่ถูกปรับเปลี่ยนจะยังคงแพร่กระจายผ่านส่วนที่สองของท่อนำคลื่น ทำให้สามารถส่งสัญญาณแสงที่มีลักษณะการปรับเปลี่ยนได้ เทคโนโลยีไฮบริดที่ผสมผสานสองเทคโนโลยีนี้ทำให้ได้ข้อดีของทั้งสองอย่างในอุปกรณ์เดียวกัน กล่าวคือ ด้านหนึ่งคือความหนาแน่นของการรวมแสงสูงที่เกิดจากผลของท่อนำคลื่น และอีกด้านหนึ่งคือความสามารถในการปรับแต่งสูงของผลึกเหลว งานวิจัยนี้เปิดทางใหม่ในการใช้คุณสมบัติของผลึกเหลวเพื่อฝังท่อนำคลื่นในปริมาตรโดยรวมของอุปกรณ์ตัวปรับสัญญาณสำหรับอุปกรณ์โฟตอนิกส์.
รูปที่ 1 นักวิจัยได้ฝังชั้นผลึกเหลวลงในท่อนำแสงที่สร้างขึ้นโดยการเขียนด้วยเลเซอร์โดยตรง และอุปกรณ์ไฮบริดที่ได้นั้นสามารถใช้เพื่อเปลี่ยนทิศทางการโพลาไรซ์ของแสงที่ผ่านท่อนำแสงได้
การประยุกต์ใช้และข้อดีของผลึกเหลวในการปรับคลื่นนำแสงเลเซอร์เฟมโตวินาที
แม้ว่าการปรับเปลี่ยนทางแสงก่อนหน้านี้ การสร้างท่อนำแสงด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีทำได้โดยการให้ความร้อนเฉพาะจุดกับท่อนำแสงเป็นหลัก แต่ในการศึกษาครั้งนี้ การควบคุมโพลาไรเซชันทำได้โดยตรงโดยใช้ผลึกเหลว “วิธีการของเรามีข้อดีหลายประการ ได้แก่ การใช้พลังงานต่ำกว่า ความสามารถในการประมวลผลท่อนำแสงแต่ละท่อได้อย่างอิสระ และลดการรบกวนระหว่างท่อนำแสงที่อยู่ติดกัน” นักวิจัยกล่าว เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ทีมงานได้ฉีดเลเซอร์เข้าไปในท่อนำแสงและปรับเปลี่ยนแสงโดยการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับชั้นผลึกเหลว การเปลี่ยนแปลงโพลาไรเซชันที่สังเกตได้ที่เอาต์พุตสอดคล้องกับความคาดหวังทางทฤษฎี นักวิจัยยังพบว่าหลังจากที่รวมผลึกเหลวเข้ากับท่อนำแสงแล้ว คุณลักษณะการปรับเปลี่ยนของผลึกเหลวยังคงไม่เปลี่ยนแปลง นักวิจัยเน้นย้ำว่าการศึกษานี้เป็นเพียงการพิสูจน์แนวคิด ดังนั้นจึงยังมีงานอีกมากที่ต้องทำก่อนที่เทคโนโลยีจะสามารถนำไปใช้ได้จริง ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ในปัจจุบันปรับเปลี่ยนท่อนำแสงทั้งหมดในลักษณะเดียวกัน ดังนั้นทีมงานจึงกำลังทำงานเพื่อให้สามารถควบคุมท่อนำแสงแต่ละท่อได้อย่างอิสระ
วันที่เผยแพร่: 14 พฤษภาคม 2567