Polarisation électro-optiquele contrôle est réalisé par écriture laser femtoseconde et modulation par cristaux liquides
Des chercheurs allemands ont développé une nouvelle méthode de contrôle du signal optique en combinant l'écriture laser femtoseconde et l'écriture à cristaux liquides.modulation électro-optiqueL'intégration d'une couche de cristaux liquides dans le guide d'ondes permet de contrôler électro-optiquement l'état de polarisation du faisceau. Cette technologie ouvre des perspectives inédites pour les dispositifs à puce et les circuits photoniques complexes réalisés grâce à la technologie d'écriture laser femtoseconde. L'équipe de recherche a détaillé la fabrication de lames d'ondes accordables dans des guides d'ondes en silicium fondu. Lorsqu'une tension est appliquée aux cristaux liquides, leurs molécules tournent, ce qui modifie l'état de polarisation de la lumière transmise dans le guide d'ondes. Lors des expériences menées, les chercheurs ont réussi à moduler complètement la polarisation de la lumière à deux longueurs d'onde visibles différentes (Figure 1).
Combiner deux technologies clés pour réaliser des progrès innovants dans les dispositifs photoniques intégrés 3D
La capacité des lasers femtosecondes à graver avec précision des guides d'ondes en profondeur dans le matériau, plutôt qu'en surface, en fait une technologie prometteuse pour maximiser le nombre de guides d'ondes sur une seule puce. Cette technologie consiste à focaliser un faisceau laser de haute intensité à l'intérieur d'un matériau transparent. Lorsque l'intensité lumineuse atteint un certain niveau, le faisceau modifie les propriétés du matériau au point d'application, à la manière d'un stylo avec une précision de l'ordre du micron.
L'équipe de recherche a combiné deux techniques photoniques fondamentales pour intégrer une couche de cristaux liquides dans le guide d'ondes. À mesure que le faisceau traverse le guide d'ondes et le cristal liquide, sa phase et sa polarisation changent sous l'effet d'un champ électrique. Le faisceau modulé continue ensuite de se propager dans la seconde partie du guide d'ondes, permettant ainsi la transmission du signal optique avec des caractéristiques de modulation. Cette technologie hybride, combinant les deux technologies, réunit les avantages des deux dans un même dispositif : d'une part, la forte densité de concentration lumineuse induite par l'effet guide d'ondes, et d'autre part, la grande adaptabilité du cristal liquide. Cette recherche ouvre de nouvelles perspectives pour exploiter les propriétés des cristaux liquides afin d'intégrer des guides d'ondes dans le volume global des dispositifs.modulateurspourdispositifs photoniques.
Figure 1 Les chercheurs ont intégré des couches de cristaux liquides dans des guides d'ondes créés par écriture laser directe, et le dispositif hybride résultant pourrait être utilisé pour modifier la polarisation de la lumière traversant les guides d'ondes
Application et avantages des cristaux liquides dans la modulation de guide d'ondes laser femtoseconde
Bien quemodulation optiqueDans les guides d'ondes à écriture laser femtoseconde, l'application d'un chauffage local était auparavant la principale méthode d'écriture. Dans cette étude, la polarisation a été directement contrôlée à l'aide de cristaux liquides. « Notre approche présente plusieurs avantages potentiels : une consommation énergétique réduite, la possibilité de traiter chaque guide d'ondes indépendamment et une réduction des interférences entre guides adjacents », soulignent les chercheurs. Pour tester l'efficacité du dispositif, l'équipe a injecté un laser dans le guide d'ondes et modulé la lumière en faisant varier la tension appliquée à la couche de cristaux liquides. Les variations de polarisation observées en sortie sont conformes aux attentes théoriques. Les chercheurs ont également constaté qu'après intégration du cristal liquide au guide d'ondes, ses caractéristiques de modulation restaient inchangées. Les chercheurs soulignent que cette étude n'est qu'une démonstration de faisabilité ; il reste donc encore beaucoup de travail à accomplir avant que la technologie puisse être mise en pratique. Par exemple, les dispositifs actuels modulent tous les guides d'ondes de la même manière ; l'équipe s'efforce donc de parvenir à un contrôle indépendant de chaque guide d'ondes.
Date de publication : 14 mai 2024