การควบคุมอิเล็กโทรออปติกแบบโพลาไรเซชันทำได้โดยการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีและการปรับคริสตัลเหลว

โพลาไรเซชันอิเล็กโทรออปติกการควบคุมทำได้โดยการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีและการปรับคริสตัลเหลว

นักวิจัยในเยอรมนีได้พัฒนาวิธีการใหม่ในการควบคุมสัญญาณแสงด้วยการผสมผสานการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาทีและคริสตัลเหลวการมอดูเลตด้วยไฟฟ้าออปติกการฝังชั้นผลึกเหลวลงในท่อนำคลื่นทำให้สามารถควบคุมสถานะโพลาไรเซชันของลำแสงด้วยไฟฟ้าและแสงได้ เทคโนโลยีนี้เปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้ชิปและวงจรโฟโตนิกส์ที่ซับซ้อนซึ่งสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาที ทีมวิจัยได้อธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับการสร้างแผ่นคลื่นที่ปรับได้ในท่อนำคลื่นซิลิคอนแบบหลอมเหลว เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายให้กับผลึกเหลว โมเลกุลของผลึกเหลวจะหมุน ซึ่งจะเปลี่ยนสถานะโพลาไรเซชันของแสงที่ส่งผ่านในท่อนำคลื่น ในการทดลองที่ดำเนินการ นักวิจัยประสบความสำเร็จในการปรับโพลาไรเซชันของแสงที่ความยาวคลื่นที่มองเห็นได้สองช่วงได้อย่างสมบูรณ์ (รูปที่ 1)

การผสมผสานเทคโนโลยีหลักสองประการเพื่อบรรลุความก้าวหน้าเชิงนวัตกรรมในอุปกรณ์รวมโฟโตนิกส์ 3 มิติ
ความสามารถของเลเซอร์เฟมโตวินาทีในการเขียนท่อนำคลื่นอย่างแม่นยำลึกลงไปในวัสดุ แทนที่จะเขียนบนพื้นผิวเพียงอย่างเดียว ทำให้เทคโนโลยีนี้มีแนวโน้มว่าจะช่วยเพิ่มจำนวนท่อนำคลื่นบนชิปเพียงตัวเดียวได้ เทคโนโลยีนี้ทำงานโดยการโฟกัสลำแสงเลเซอร์ความเข้มสูงภายในวัสดุโปร่งใส เมื่อความเข้มของแสงถึงระดับหนึ่ง ลำแสงจะเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุ ณ จุดที่ใช้งาน เหมือนกับปากกาที่มีความแม่นยำระดับไมครอน
ทีมวิจัยได้ผสมผสานเทคนิคโฟตอนพื้นฐานสองแบบเข้าด้วยกันเพื่อฝังชั้นผลึกเหลวลงในท่อนำคลื่น เมื่อลำแสงเคลื่อนที่ผ่านท่อนำคลื่นและผ่านผลึกเหลว เฟสและโพลาไรเซชันของลำแสงจะเปลี่ยนแปลงไปเมื่อมีการใช้สนามไฟฟ้า ต่อมา ลำแสงที่ถูกมอดูเลตจะยังคงแพร่กระจายต่อไปผ่านส่วนที่สองของท่อนำคลื่น ทำให้สามารถส่งสัญญาณแสงที่มีคุณสมบัติมอดูเลตได้ เทคโนโลยีไฮบริดนี้ผสานเทคโนโลยีทั้งสองเข้าด้วยกัน ทำให้ได้ข้อได้เปรียบของทั้งสองเทคโนโลยีในอุปกรณ์เดียวกัน กล่าวคือ ในด้านหนึ่งคือความหนาแน่นของแสงสูงที่เกิดจากปรากฏการณ์ท่อนำคลื่น และอีกด้านหนึ่งคือความสามารถในการปรับแต่งผลึกเหลวได้สูง งานวิจัยนี้เปิดทางใหม่ในการใช้คุณสมบัติของผลึกเหลวเพื่อฝังท่อนำคลื่นลงในปริมาตรรวมของอุปกรณ์ตัวปรับเปลี่ยนสำหรับอุปกรณ์โฟโตนิกส์.

รูปที่ 1 นักวิจัยฝังชั้นคริสตัลเหลวลงในท่อนำคลื่นที่สร้างขึ้นโดยการเขียนด้วยเลเซอร์โดยตรง และอุปกรณ์ไฮบริดที่ได้นั้นสามารถใช้เพื่อเปลี่ยนโพลาไรเซชันของแสงที่ผ่านท่อนำคลื่นได้

การประยุกต์ใช้และข้อดีของผลึกเหลวในการปรับคลื่นนำเลเซอร์เฟมโตวินาที
แม้ว่าการมอดูเลตด้วยแสงในการเขียนด้วยเลเซอร์เฟมโตวินาที ท่อนำคลื่นแบบเขียนด้วยเลเซอร์เดิมทีทำได้โดยการใช้ความร้อนเฉพาะจุดกับท่อนำคลื่นเป็นหลัก ในการศึกษานี้ โพลาไรเซชันถูกควบคุมโดยตรงโดยใช้ผลึกเหลว “วิธีการของเรามีข้อได้เปรียบหลายประการ ได้แก่ การใช้พลังงานที่ลดลง ความสามารถในการประมวลผลท่อนำคลื่นแต่ละเส้นอย่างอิสระ และลดการรบกวนระหว่างท่อนำคลื่นที่อยู่ติดกัน” นักวิจัยกล่าว เพื่อทดสอบประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ทีมงานได้ฉีดเลเซอร์เข้าไปในท่อนำคลื่นและปรับแสงโดยการปรับแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับชั้นของผลึกเหลว การเปลี่ยนแปลงโพลาไรเซชันที่สังเกตได้ที่เอาต์พุตสอดคล้องกับความคาดหวังทางทฤษฎี นักวิจัยยังพบว่าหลังจากนำผลึกเหลวมารวมเข้ากับท่อนำคลื่นแล้ว ลักษณะการปรับของผลึกเหลวยังคงไม่เปลี่ยนแปลง นักวิจัยเน้นย้ำว่าการศึกษานี้เป็นเพียงการพิสูจน์แนวคิด ดังนั้นจึงยังคงมีงานอีกมากที่ต้องทำก่อนที่จะสามารถนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ในทางปฏิบัติได้ ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ในปัจจุบันจะปรับท่อนำคลื่นทั้งหมดในลักษณะเดียวกัน ดังนั้นทีมงานจึงกำลังพยายามควบคุมท่อนำคลื่นแต่ละเส้นอย่างอิสระ