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 espacio libre (así como las ondas electromagnéticas de otras frecuencias) son ondas transversales, y la dirección de vibración de sus campos eléctricos y magnéticos presenta diversas orientaciones posibles en la sección transversal perpendicular a la dirección de propagación, lo que constituye la propiedad de polarización de la luz. La polarización tiene un gran valor práctico en campos como la comunicación óptica coherente, 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 simples y dos compuestos), cada uno con 6300 células diminutas que les permiten obtener un mapa de la polarización de la luz en todas las direcciones del cielo. La abeja utiliza este mapa para localizar y guiar con precisión a su especie hasta las flores que encuentra. Los seres humanos no poseen órganos fisiológicos similares a los de las abejas para percibir la polarización de la luz, por lo que necesitan utilizar dispositivos artificiales para detectarla y manipularla. Un ejemplo típico es el uso de gafas polarizadas para dirigir la luz de diferentes imágenes hacia el ojo izquierdo y el derecho con polarizaciones perpendiculares, principio fundamental de las películas en 3D en el cine.
El desarrollo de dispositivos de control de polarización óptica de alto rendimiento es clave para el desarrollo de la tecnología de aplicación de luz polarizada. Los dispositivos típicos de control de polarización incluyen generadores de estado de polarización, codificadores, analizadores de polarización, controladores de polarización, etc. En los últimos años, la tecnología de manipulación de polarización óptica está experimentando un progreso acelerado y se está integrando profundamente en diversas áreas emergentes de gran relevancia.
Tomandocomunicación ópticacomo ejemplo, impulsado por la demanda de transmisión masiva de datos en centros de datos, la transmisión coherente de larga distanciaópticoLa tecnología de comunicación se está extendiendo gradualmente a aplicaciones de interconexión de corto alcance, altamente sensibles al costo y al consumo de energía. El uso de la tecnología de manipulación de polarización puede reducir eficazmente el costo y el consumo de energía de los sistemas de comunicación óptica coherente de corto alcance. Sin embargo, actualmente, el control de polarización se realiza principalmente mediante componentes ópticos discretos, lo que limita considerablemente la mejora del rendimiento y la reducción de costos. Con el rápido desarrollo de la tecnología de integración optoelectrónica, la integración y los chips constituyen tendencias importantes para el futuro desarrollo de los dispositivos de control de polarización óptica.
Sin embargo, las guías de onda ópticas preparadas en cristales de niobato de litio tradicionales presentan las desventajas de un bajo contraste de índice de refracción y una débil capacidad de unión 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 funcionamiento del dispositivo es elevado.
En los últimos años,dispositivos fotónicosLos dispositivos basados en materiales de película delgada de niobato de litio han logrado un progreso histórico, alcanzando velocidades más altas y voltajes de conducción más bajos que los dispositivos tradicionales.dispositivos fotónicos de niobato de litioPor lo tanto, son los preferidos por la industria. En investigaciones recientes, se ha implementado un chip de control de polarización óptica integrado en la plataforma de integración fotónica de película delgada de niobato de litio, que incluye generador de polarización, codificador, analizador de polarización, controlador de polarización y otras funciones principales. Los parámetros principales de estos chips, como la velocidad de generación de polarización, la relación de extinción de polarización, la velocidad de perturbación de polarización y la velocidad de medición, han establecido nuevos récords mundiales y han demostrado un rendimiento excelente en alta velocidad, bajo costo, sin pérdida de modulación parásita y bajo voltaje de accionamiento. Los resultados de la investigación permiten por primera vez una serie de chips de alto rendimiento.niobato de litioDispositivos de control de polarización óptica de película delgada, que se componen de dos unidades básicas: 1. Rotador/divisor de polarización, 2. Interferómetro Mach-Zindel (explicación >), como se muestra en la Figura 1.
Fecha de publicación: 26 de diciembre de 2023