Le contrôle électro-optique de la polarisation est réalisé par écriture laser femtoseconde et modulation par cristaux liquides

Polarisation électro-optiquele contrôle est réalisé par écriture laser femtoseconde et modulation à cristaux liquides

Des chercheurs allemands ont développé une nouvelle méthode de contrôle du signal optique en combinant l'écriture laser femtoseconde et les cristaux liquidesmodulation électro-optique. En intégrant une couche de cristaux liquides dans le guide d'ondes, le contrôle électro-optique de l'état de polarisation du faisceau est réalisé. La technologie ouvre des possibilités entièrement nouvelles pour les dispositifs basés sur des puces et les circuits photoniques complexes fabriqués à l'aide de la technologie d'écriture laser femtoseconde. L’équipe de recherche a détaillé comment elle a fabriqué des plaques d’ondes accordables dans des guides d’ondes en silicium fondu. Lorsqu'une tension est appliquée aux cristaux liquides, les molécules de cristaux liquides tournent, ce qui modifie l'état de polarisation de la lumière transmise dans le guide d'ondes. Dans les 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 intégrés photoniques 3D
La capacité des lasers femtoseconde à écrire 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. La technologie fonctionne en focalisant 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 à son point d’application, tout comme un stylo avec une précision au micron.
L’équipe de recherche a combiné deux techniques photoniques de base pour intégrer une couche de cristaux liquides dans le guide d’ondes. Lorsque le faisceau traverse le guide d'ondes et le cristal liquide, la phase et la polarisation du faisceau changent une fois qu'un champ électrique est appliqué. Par la suite, le faisceau modulé continuera à se propager à travers la deuxième partie du guide d'onde, réalisant ainsi la transmission du signal optique avec des caractéristiques de modulation. Cette technologie hybride combinant les deux technologies permet de réunir les avantages des deux dans un même dispositif : d'une part, la haute densité de concentration lumineuse provoquée par l'effet guide d'onde, et d'autre part, la grande adaptabilité du cristal liquide. Cette recherche ouvre de nouvelles façons d'utiliser les propriétés des cristaux liquides pour intégrer des guides d'ondes dans le volume global des dispositifs.modulateurspourappareils 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'onde laser femtoseconde
Bien quemodulation optiquedans les guides d'ondes d'écriture laser femtoseconde, on réalisait auparavant principalement un chauffage local aux guides d'ondes ; dans cette étude, la polarisation était directement contrôlée à l'aide de cristaux liquides. "Notre approche présente plusieurs avantages potentiels : une consommation d'énergie moindre, la possibilité de traiter indépendamment les guides d'ondes individuels et une réduction des interférences entre les guides d'ondes adjacents", notent 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 changements de polarisation observés en sortie sont conformes aux attentes théoriques. Les chercheurs ont également découvert qu’une fois les cristaux liquides intégrés au guide d’ondes, les caractéristiques de modulation des cristaux liquides restaient inchangées. Les chercheurs soulignent que l’étude n’est qu’une preuve de concept et qu’il reste donc encore beaucoup de travail à faire avant que la technologie puisse être utilisée dans la pratique. Par exemple, les appareils 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 individuel.