polarisation électro-optiqueLe contrôle est réalisé par écriture laser femtoseconde et modulation par cristaux liquides
Des chercheurs allemands ont mis au point une nouvelle méthode de contrôle des signaux optiques combinant l'écriture laser femtoseconde et les cristaux liquides.modulation électro-optiqueEn intégrant une couche de cristal liquide dans le guide d'ondes, il est possible de contrôler électro-optiquement l'état de polarisation du faisceau. Cette technologie ouvre des perspectives inédites pour les dispositifs sur puce et les circuits photoniques complexes réalisés grâce à la gravure laser femtoseconde. L'équipe de recherche a décrit en détail la fabrication de lames d'onde accordables dans des guides d'ondes en silicium fondu. Lorsqu'une tension est appliquée au cristal liquide, les molécules de ce dernier tournent, modifiant ainsi 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 novateurs dans le domaine des dispositifs photoniques intégrés 3D
La capacité des lasers femtoseconde à graver avec précision des guides d'ondes en profondeur dans un matériau, et non seulement en surface, en fait une technologie prometteuse pour maximiser le nombre de guides d'ondes sur une seule puce. Cette technologie repose sur la focalisation d'un faisceau laser de haute intensité à l'intérieur d'un matériau transparent. Lorsque l'intensité lumineuse atteint un certain seuil, le faisceau modifie les propriétés du matériau au point d'application, à la manière d'un stylo avec une précision micrométrique.
L'équipe de recherche a combiné deux techniques photoniques fondamentales pour intégrer une couche de cristaux liquides dans le guide d'ondes. Lorsque le faisceau traverse le guide d'ondes puis le cristal liquide, sa phase et sa polarisation se modifient sous l'effet d'un champ électrique. Le faisceau modulé se propage ensuite dans la seconde partie du guide d'ondes, permettant ainsi la transmission d'un signal optique modulé. Cette technologie hybride, combinant les deux techniques, offre les avantages de chacune au sein d'un même dispositif : d'une part, la forte concentration de lumière induite par l'effet de guide d'ondes, et d'autre part, la grande flexibilité du cristal liquide. Ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives pour l'utilisation des propriétés des cristaux liquides dans l'intégration de guides d'ondes au sein de 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 des guides d'ondes laser femtoseconde
Bien quemodulation optiqueDans le domaine de la gravure de guides d'ondes par laser femtoseconde, l'application d'un chauffage local était jusqu'à présent privilégiée. Cette étude, quant à elle, contrôle directement la polarisation grâce à l'utilisation de cristaux liquides. « Notre approche présente plusieurs avantages potentiels : une consommation d'énergie réduite, la possibilité de traiter chaque guide d'ondes individuellement et une diminution des interférences entre les guides d'ondes 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 à la sortie sont conformes aux prévisions théoriques. Les chercheurs ont également constaté qu'après l'intégration des cristaux liquides au guide d'ondes, leurs caractéristiques de modulation restaient inchangées. Ils insistent sur le fait que cette étude constitue une simple preuve de concept et que de nombreux travaux restent à accomplir avant que cette technologie puisse être utilisée en pratique. Par exemple, les dispositifs actuels modulent tous les guides d'ondes de la même manière ; l'équipe travaille donc à obtenir un contrôle indépendant pour chaque guide d'ondes.
Date de publication : 14 mai 2024