Une équipe de chercheurs a mis au point une nouvelle méthode pour contrôler et manipuler les signaux optiques en intégrant une couche de cristaux liquides dans des guides d’ondes créés par écriture laser directe. Les nouveaux dispositifs permettent un contrôle électro-optique de la polarisation, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles possibilités pour les dispositifs à puce et les circuits photoniques complexes basés sur des guides d’ondes écrits par impulsions femtosecondes.
Les chercheurs ont décrit comment ils ont créé une plaque tournante réglable à l’intérieur d’un guide d’ondes en silice fondue. Lorsqu’un voltage est appliqué aux cristaux liquides, les molécules tournent, ce qui modifie la polarisation de la lumière transmise à travers les guides d’ondes. Dans des expériences, les chercheurs ont démontré une modulation complète de la polarisation optique à deux longueurs d’onde visibles différentes.
Cette avancée permet d’intégrer de nouvelles fonctions optiques dans le volume entier d’une puce en verre, ce qui n’était pas possible auparavant. La technologie pourrait être utilisée pour créer une nouvelle classe de dispositifs photoniques intégrés capables de traiter de grandes quantités d’informations pour les centres de données et d’autres applications gourmandes en données.
« L’écriture laser de guides d’ondes et la modulation électro-optique via des cristaux liquides n’ont jamais été combinées de cette manière auparavant », a indiqué Alessandro Alberucci de l’Université Friedrich Schiller de Jena en Allemagne. « Nous espérons que cette technologie pourra être utilisée pour créer une nouvelle classe de dispositifs photoniques intégrés capables de traiter de grandes quantités d’informations pour les centres de données et d’autres applications à forte intensité de données. »
L’association de deux technologies clés
Les lasers femtosecondes peuvent être utilisés pour écrire des guides d’ondes en profondeur dans un matériau, ce qui permet de maximiser le nombre de guides d’ondes sur une seule puce. L’approche consiste à focaliser un faisceau laser intense à l’intérieur d’un matériau transparent. Lorsque l’intensité optique est suffisamment élevée, le faisceau modifie le matériau sous illumination, ce qui permet d’obtenir une précision de l’ordre du micromètre.
Le principal inconvénient de l’utilisation de la technologie d’écriture laser femtoseconde pour créer des guides d’ondes est la difficulté à moduler le signal optique dans ces guides d’ondes. Cette nouvelle recherche explore de nouvelles solutions pour surmonter cette limitation en combinant deux technologies fondamentales photoniques en intégrant une couche de cristaux liquides dans un guide d’ondes.
Lorsque le faisceau se propageant à l’intérieur du guide d’ondes entre dans la couche de cristaux liquides, il modifie la phase et la polarisation de la lumière lorsqu’un champ électrique est appliqué. Le faisceau modulé se propage ensuite dans la deuxième section du guide d’ondes.
« Cette hybridation permet d’accéder aux avantages des deux technologies dans le même dispositif : une forte concentration de lumière due à l’effet de guidage, et un degré élevé de réglage associé aux cristaux liquides », a déclaré Alberucci.
« Cette recherche ouvre la voie à l’utilisation des propriétés des cristaux liquides en tant que modulateur dans des dispositifs photoniques intégrés qui ont des guides d’ondes intégrés dans leur volume entier. »
Légende illustration : Les chercheurs ont intégré une couche de cristaux liquides dans un guide d’ondes créé par écriture directe au laser (photo). Le dispositif hybride qui en résulte peut être utilisé pour modifier la polarisation de la lumière qui traverse le guide d’ondes. Credit: GRK 2101, Friedrich Schiller University Jena
Article : « Electro-optical control of polarization in femtosecond-laser written waveguides using an embedded liquid crystal cell » – DOI: 10.1364/OME.507230
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