modulador EoSerie: Dispositivo de control de polarización de película delgada de niobato de litio de alta velocidad, bajo voltaje y tamaño reducido
Las ondas de luz en el vacío (así como las ondas electromagnéticas de otras frecuencias) son ondas transversales, y la dirección de vibración de sus campos eléctrico y magnético presenta diversas orientaciones posibles en la sección transversal perpendicular a la dirección de propagación, lo que constituye la polarización de la luz. La polarización tiene importantes aplicaciones en campos como las comunicaciones ópticas coherentes, la detección industrial, la biomedicina, la teledetección terrestre, el ámbito militar moderno, la aviación y la oceanografía.
En la naturaleza, para orientarse mejor, muchos organismos han desarrollado sistemas visuales capaces de distinguir la polarización de la luz. Por ejemplo, las abejas tienen cinco ojos (tres oculares simples y dos compuestos), cada uno con 6300 miofibroblastos, que les permiten obtener un mapa de la polarización de la luz en todas las direcciones del cielo. Este mapa les permite localizar y guiar con precisión a otras abejas hasta las flores que encuentran. Los seres humanos no poseemos órganos fisiológicos similares a los de las abejas para percibir la polarización de la luz, por lo que necesitamos utilizar dispositivos artificiales para detectarla y manipularla. Un ejemplo típico es el uso de gafas polarizadas que dirigen la luz de diferentes imágenes hacia el ojo izquierdo y el derecho con polarizaciones perpendiculares, principio fundamental de las películas 3D en el cine.
El desarrollo de dispositivos de control de polarización óptica de alto rendimiento es fundamental para el desarrollo de la tecnología de aplicación de la luz polarizada. Entre los dispositivos de control de polarización típicos se incluyen el generador de estado de polarización, el mezclador, el analizador de polarización y el controlador de polarización, entre otros. En los últimos años, la tecnología de manipulación de la polarización óptica está experimentando un rápido progreso y se está integrando profundamente en diversas áreas emergentes de gran importancia.
Tomandocomunicación ópticaPor ejemplo, impulsada por la demanda de transmisión masiva de datos en los centros de datos, la transmisión coherente de larga distanciaópticoLa tecnología de comunicaciones se está extendiendo gradualmente a aplicaciones de interconexión de corto alcance, altamente sensibles al coste y al consumo energético. El uso de la tecnología de manipulación de polarización puede reducir eficazmente el coste y el consumo de energía de los sistemas de comunicación óptica coherente de corto alcance. Sin embargo, en la actualidad, el control de la polarización se realiza principalmente mediante componentes ópticos discretos, lo que limita considerablemente la mejora del rendimiento y la reducción de costes. Con el rápido desarrollo de la tecnología de integración optoelectrónica, la integración y la fabricación de chips constituyen tendencias importantes en el futuro desarrollo de los dispositivos de control de polarización óptica.
Sin embargo, las guías de onda ópticas preparadas con cristales tradicionales de niobato de litio presentan las desventajas de un bajo contraste del índice de refracción y una débil capacidad de acoplamiento del campo óptico. Por un lado, el tamaño del dispositivo es grande, lo que dificulta satisfacer las necesidades de integración. Por otro lado, la interacción electroóptica es débil y el voltaje de operación del dispositivo es elevado.
En los últimos años,dispositivos fotónicosLos dispositivos basados en materiales de película delgada de niobato de litio han logrado avances históricos, alcanzando velocidades más altas y voltajes de operación más bajos que los tradicionales.dispositivos fotónicos de niobato de litioPor ello, gozan de gran aceptación en la industria. En investigaciones recientes, se ha implementado un chip integrado de control de polarización óptica sobre una plataforma de integración fotónica de película delgada de niobato de litio, que incluye generador, mezclador, analizador y controlador de polarización, entre otras funciones principales. Los parámetros clave de estos chips, como la velocidad de generación, la relación de extinción, la velocidad de perturbación y la velocidad de medición de la polarización, han alcanzado nuevos récords mundiales y han demostrado un rendimiento excelente en términos de alta velocidad, bajo coste, ausencia de pérdidas por modulación parásita y bajo voltaje de accionamiento. Estos resultados permiten, por primera vez, la creación de una serie de dispositivos de alto rendimiento.niobato de litioDispositivos de control de polarización óptica de película delgada, que se componen de dos unidades básicas: 1. Rotación/divisor de polarización, 2. Interferómetro de Mach-zindel (explicación >), como se muestra en la Figura 1.
Fecha de publicación: 26 de diciembre de 2023