الاستقطاب الكهروضوئييتم التحكم عن طريق كتابة ليزر الفيمتو ثانية وتعديل البلورات السائلة
طور باحثون في ألمانيا طريقة جديدة للتحكم في الإشارات الضوئية من خلال الجمع بين الكتابة بالليزر بالفيمتو ثانية والكريستال السائلالتعديل الكهروضوئي. من خلال دمج طبقة الكريستال السائل في الدليل الموجي، يتم تحقيق التحكم الكهروضوئي لحالة استقطاب الشعاع. تفتح هذه التقنية إمكانيات جديدة تمامًا للأجهزة المعتمدة على الرقائق والدوائر الضوئية المعقدة المصنوعة باستخدام تقنية الكتابة بالليزر بالفيمتو ثانية. قام فريق البحث بتفصيل كيفية صنع لوحات موجية قابلة للضبط في أدلة موجية من السيليكون المندمجة. عندما يتم تطبيق الجهد على البلورة السائلة، تدور جزيئات البلورة السائلة، مما يغير حالة استقطاب الضوء المنقول في الدليل الموجي. في التجارب التي أجريت، نجح الباحثون في تعديل استقطاب الضوء بشكل كامل عند طولين موجيين مرئيين مختلفين (الشكل 1).
الجمع بين تقنيتين رئيسيتين لتحقيق تقدم مبتكر في الأجهزة الضوئية المتكاملة ثلاثية الأبعاد
إن قدرة ليزر الفيمتو ثانية على كتابة أدلة موجية بدقة في أعماق المادة، وليس فقط على السطح، يجعلها تقنية واعدة لزيادة عدد أدلة الموجات على شريحة واحدة. تعمل هذه التقنية من خلال تركيز شعاع ليزر عالي الكثافة داخل مادة شفافة. عندما تصل شدة الضوء إلى مستوى معين، يغير الشعاع خصائص المادة عند نقطة تطبيقه، تمامًا مثل القلم بدقة ميكرون.
قام فريق البحث بدمج تقنيتين أساسيتين للفوتون لتضمين طبقة من البلورات السائلة في الدليل الموجي. أثناء انتقال الشعاع عبر الدليل الموجي وعبر البلورة السائلة، يتغير طور الشعاع واستقطابه بمجرد تطبيق مجال كهربائي. بعد ذلك، سيستمر الشعاع المشكل في الانتشار عبر الجزء الثاني من الدليل الموجي، وبالتالي تحقيق إرسال الإشارة الضوئية بخصائص التعديل. تتيح هذه التقنية الهجينة التي تجمع بين التقنيتين مزايا كليهما في نفس الجهاز: من ناحية، الكثافة العالية لتركيز الضوء الناتج عن تأثير الدليل الموجي، ومن ناحية أخرى، إمكانية الضبط العالية للكريستال السائل. يفتح هذا البحث طرقًا جديدة لاستخدام خصائص البلورات السائلة لتضمين أدلة موجية في الحجم الإجمالي للأجهزة مثلالمغيرونلالأجهزة الضوئية.
الشكل 1 قام الباحثون بدمج طبقات من الكريستال السائل في أدلة موجية تم إنشاؤها عن طريق الكتابة المباشرة بالليزر، ويمكن استخدام الجهاز الهجين الناتج لتغيير استقطاب الضوء الذي يمر عبر أدلة الموجات
تطبيق ومزايا الكريستال السائل في تعديل الدليل الموجي بالليزر الفيمتو ثانية
بالرغم منالتشكيل البصريفي أدلة موجية كتابة ليزر الفيمتو ثانية تم تحقيقها سابقًا بشكل أساسي عن طريق تطبيق التدفئة المحلية على أدلة الموجات، في هذه الدراسة، تم التحكم في الاستقطاب مباشرة باستخدام البلورات السائلة. ويشير الباحثون إلى أن "نهجنا له العديد من المزايا المحتملة: انخفاض استهلاك الطاقة، والقدرة على معالجة أدلة الموجات الفردية بشكل مستقل، وتقليل التداخل بين أدلة الموجات المتجاورة". ولاختبار فعالية الجهاز، قام الفريق بحقن الليزر في الدليل الموجي وقاموا بتعديل الضوء عن طريق تغيير الجهد المطبق على الطبقة البلورية السائلة. تتوافق تغييرات الاستقطاب التي لوحظت في الإخراج مع التوقعات النظرية. ووجد الباحثون أيضًا أنه بعد دمج البلورة السائلة مع الدليل الموجي، ظلت خصائص تعديل البلورة السائلة دون تغيير. ويؤكد الباحثون أن الدراسة هي مجرد دليل على المفهوم، لذلك لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به قبل أن يتم استخدام التكنولوجيا في الممارسة العملية. على سبيل المثال، تقوم الأجهزة الحالية بتعديل جميع الأدلة الموجية بنفس الطريقة، لذلك يعمل الفريق على تحقيق تحكم مستقل في كل دليل موجي على حدة.
وقت النشر: 14 مايو 2024