การควบคุมอิเล็กโทรออปติกแบบโพลาไรเซชันทำได้โดยการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีและการปรับคริสตัลเหลว

โพลาไรเซชั่นอิเล็กโทรออปติกการควบคุมทำได้โดยการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีและการปรับคริสตัลเหลว

นักวิจัยในเยอรมนีได้พัฒนาวิธีการใหม่ในการควบคุมสัญญาณออปติกด้วยการผสมผสานการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีและคริสตัลเหลวการมอดูเลชั่นด้วยไฟฟ้าออปติกการฝังชั้นคริสตัลเหลวลงในท่อนำคลื่นทำให้สามารถควบคุมสถานะโพลาไรเซชันของลำแสงด้วยไฟฟ้าออปติกได้ เทคโนโลยีนี้เปิดโอกาสให้เกิดความเป็นไปได้ใหม่ๆ สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้ชิปและวงจรโฟโตนิกที่ซับซ้อนซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาที ทีมวิจัยได้อธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับการสร้างแผ่นคลื่นที่ปรับได้ในท่อนำคลื่นซิลิกอนแบบหลอมรวม เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายให้กับคริสตัลเหลว โมเลกุลของคริสตัลเหลวจะหมุน ซึ่งจะเปลี่ยนสถานะโพลาไรเซชันของแสงที่ส่งผ่านในท่อนำคลื่น ในการทดลองที่ดำเนินการ นักวิจัยสามารถปรับโพลาไรเซชันของแสงที่ความยาวคลื่นที่มองเห็นได้สองแบบได้สำเร็จอย่างสมบูรณ์ (รูปที่ 1)

การผสมผสานเทคโนโลยีหลัก 2 ประการเพื่อบรรลุความก้าวหน้าเชิงนวัตกรรมในอุปกรณ์รวมโฟโตนิกส์ 3 มิติ
ความสามารถของเลเซอร์เฟมโตวินาทีในการเขียนเวฟไกด์ได้อย่างแม่นยำลึกลงไปในวัสดุ แทนที่จะเขียนแค่บนพื้นผิว ทำให้เลเซอร์ชนิดนี้เป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มดีในการเพิ่มจำนวนเวฟไกด์บนชิปตัวเดียว เทคโนโลยีนี้ทำงานโดยการโฟกัสลำแสงเลเซอร์ที่มีความเข้มสูงภายในวัสดุโปร่งใส เมื่อความเข้มของแสงถึงระดับหนึ่ง ลำแสงจะเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุในจุดที่ใช้งาน เช่นเดียวกับปากกาที่มีความแม่นยำในระดับไมครอน
ทีมวิจัยได้ผสมผสานเทคนิคโฟตอนพื้นฐานสองแบบเข้าด้วยกันเพื่อฝังชั้นของคริสตัลเหลวในท่อนำคลื่น เมื่อลำแสงเคลื่อนที่ผ่านท่อนำคลื่นและผ่านคริสตัลเหลว เฟสและโพลาไรเซชันของลำแสงจะเปลี่ยนไปเมื่อมีการใช้สนามไฟฟ้า ในเวลาต่อมา ลำแสงที่ปรับแล้วจะยังคงแพร่กระจายต่อไปผ่านส่วนที่สองของท่อนำคลื่น ซึ่งจะทำให้สามารถส่งสัญญาณออปติกที่มีลักษณะการปรับได้ เทคโนโลยีไฮบริดที่ผสมผสานเทคโนโลยีทั้งสองเข้าด้วยกันนี้ทำให้ได้ข้อดีของทั้งสองเทคโนโลยีในอุปกรณ์เดียวกัน ในแง่หนึ่ง ความหนาแน่นของความเข้มข้นของแสงสูงที่เกิดจากเอฟเฟกต์ของท่อนำคลื่น และในอีกแง่หนึ่ง คริสตัลเหลวสามารถปรับได้สูง การศึกษาวิจัยนี้เปิดทางใหม่ในการใช้คุณสมบัติของคริสตัลเหลวเพื่อฝังท่อนำคลื่นในปริมาตรรวมของอุปกรณ์ตัวปรับเปลี่ยนสำหรับอุปกรณ์โฟโตนิกส์.

รูปที่ 1 นักวิจัยฝังชั้นคริสตัลเหลวลงในท่อนำคลื่นที่สร้างขึ้นโดยการเขียนด้วยเลเซอร์โดยตรง และอุปกรณ์ไฮบริดที่ได้นั้นสามารถใช้เพื่อเปลี่ยนโพลาไรเซชันของแสงที่ผ่านท่อนำคลื่นได้

การประยุกต์ใช้และข้อดีของคริสตัลเหลวในการมอดูเลตคลื่นนำทางเลเซอร์เฟมโตวินาที
แม้ว่าการมอดูเลชั่นด้วยแสงในการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาที เวฟไกด์นั้นทำได้โดยการใช้ความร้อนเฉพาะที่กับเวฟไกด์เป็นหลัก ในการศึกษานี้ โพลาไรเซชันจะถูกควบคุมโดยตรงโดยใช้คริสตัลเหลว “แนวทางของเรามีข้อดีหลายประการ ได้แก่ การใช้พลังงานที่ลดลง ความสามารถในการประมวลผลเวฟไกด์แต่ละอันโดยอิสระ และลดการรบกวนระหว่างเวฟไกด์ที่อยู่ติดกัน” นักวิจัยระบุ เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ทีมงานได้ฉีดเลเซอร์เข้าไปในเวฟไกด์และปรับแสงโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับชั้นคริสตัลเหลว การเปลี่ยนแปลงโพลาไรเซชันที่สังเกตได้ที่เอาต์พุตนั้นสอดคล้องกับความคาดหวังทางทฤษฎี นักวิจัยยังพบอีกว่าหลังจากที่คริสตัลเหลวถูกผสานเข้ากับเวฟไกด์แล้ว ลักษณะการปรับของคริสตัลเหลวจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง นักวิจัยเน้นย้ำว่าการศึกษานี้เป็นเพียงการพิสูจน์แนวคิดเท่านั้น ดังนั้น ยังคงมีงานอีกมากที่ต้องทำก่อนที่จะสามารถนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ในทางปฏิบัติได้ ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ปัจจุบันปรับเวฟไกด์ทั้งหมดในลักษณะเดียวกัน ดังนั้น ทีมงานจึงกำลังทำงานเพื่อให้ได้การควบคุมเวฟไกด์แต่ละอันอย่างอิสระ