편광 전기광학 제어는 펨토초 레이저 패터닝과 액정 변조를 통해 구현됩니다.

편광 전기광학제어는 펨토초 레이저 패터닝과 액정 변조를 통해 구현됩니다.

독일 연구진이 펨토초 레이저와 액정 기술을 결합하여 광 신호 제어에 대한 새로운 방법을 개발했습니다.전기광학 변조액정층을 도파관에 삽입함으로써 빔의 편광 상태를 전기광학적으로 제어할 수 있게 되었습니다. 이 기술은 펨토초 레이저 패터닝 기술을 활용한 칩 기반 장치 및 복잡한 광자 회로에 완전히 새로운 가능성을 열어줍니다. 연구팀은 용융 실리콘 도파관에 가변 파장판을 제작하는 방법을 자세히 설명했습니다. 액정에 전압을 가하면 액정 분자가 회전하여 도파관을 통과하는 빛의 편광 상태가 변화합니다. 실험에서 연구팀은 서로 다른 두 가시광선 파장에서 빛의 편광을 완벽하게 조절하는 데 성공했습니다(그림 1).

두 가지 핵심 기술을 결합하여 3D 광자 집적 소자 분야에서 혁신적인 발전을 이루어냅니다.
펨토초 레이저는 표면뿐 아니라 소재 내부 깊숙이까지 정밀하게 도파관을 형성할 수 있는 능력을 갖추고 있어, 단일 칩에 최대한 많은 도파관을 구현하는 데 유망한 기술입니다. 이 기술은 고강도 레이저 빔을 투명한 소재 내부에 집중시키는 방식으로 작동합니다. 빛의 강도가 특정 수준에 도달하면, 빔은 마치 마이크론 단위의 정밀도를 가진 펜처럼 작용하여 해당 지점의 소재 특성을 변화시킵니다.
연구팀은 두 가지 기본적인 광자 기술을 결합하여 도파관 내부에 액정층을 내장했습니다. 빔이 도파관과 액정을 통과할 때, 전기장이 가해지면 빔의 위상과 편광이 변화합니다. 이렇게 변조된 빔은 도파관의 나머지 부분을 계속 통과하면서 변조 특성을 가진 광 신호를 전송합니다. 이 하이브리드 기술은 두 가지 기술의 장점을 동일한 장치에서 모두 활용할 수 있도록 합니다. 즉, 도파관 효과로 인한 높은 광 집광 밀도와 액정의 높은 조절 가능성을 동시에 제공합니다. 이 연구는 액정의 특성을 이용하여 장치 전체 부피에 도파관을 내장하는 새로운 방법을 제시합니다.변조기~을 위한광자 장치.

그림 1. 연구진은 직접 레이저 패터닝으로 제작한 도파관에 액정층을 삽입했으며, 이렇게 만들어진 하이브리드 장치는 도파관을 통과하는 빛의 편광을 변경하는 데 사용할 수 있었다.

펨토초 레이저 도파관 변조에서 액정의 응용 및 장점
하지만광학 변조펨토초 레이저를 이용한 도파관 제작은 기존에는 주로 도파관에 국부적인 가열을 가하는 방식으로 이루어졌지만, 본 연구에서는 액정을 사용하여 편광을 직접 제어했습니다. 연구진은 "이 접근 방식은 전력 소비 감소, 개별 도파관의 독립적인 처리, 인접 도파관 간 간섭 감소 등 여러 가지 잠재적 이점을 가지고 있다"고 밝혔습니다. 연구팀은 장치의 효과를 검증하기 위해 도파관에 레이저를 조사하고 액정층에 가해지는 전압을 변화시켜 빛을 변조했습니다. 출력에서 ​​관찰된 편광 변화는 이론적 예측과 일치했습니다. 또한, 액정이 도파관에 통합된 후에도 액정의 변조 특성이 변하지 않는다는 것을 확인했습니다. 연구진은 이번 연구가 개념 증명 단계에 불과하므로 실제 기술 적용까지는 아직 많은 연구가 필요하다고 강조했습니다. 예를 들어, 현재 장치들은 모든 도파관을 동일한 방식으로 변조하기 때문에, 연구팀은 각 도파관을 개별적으로 제어하는 ​​방법을 연구하고 있습니다.