TPA-QCN este depus prin evaporare în vid pentru a forma un strat de molecule care adoptă în mod spontan o orientare preferată. Această aliniere îi oferă un răspuns optic neliniar de ordinul al doilea-, ceea ce înseamnă că fasciculele de lumină pot interacționa în timp ce trec prin el.
„Am fost inspirați de lucrările frumoase realizate într-un domeniu complet diferit-diode cu emisie de lumină organică- (OLED-uri) pentru afișaje”, spune Kéna-Cohen, profesor de fizică inginerească, precum și Catedra de cercetare din Canada în fotonica materiei-luminii. „Cercetătorii și-au dat seama că anumite clase de molecule se aliniază automat în timpul fabricării. În cazul lor, acest lucru duce la acumularea unei tensiuni care afectează de obicei performanța dispozitivului. Această acumulare de tensiune, care necesită ca moleculele polare să se orienteze pe o direcție preferențială, a fost primul semn că ar trebui să putem folosi materiale similare pentru optica neliniară”.
Dispozitive fotonice neliniare de ordine{0}a doua înainte
Siliciul este platforma dominantă pentru fotonica integrată astăzi, dar nu este bun pentru fabricarea de modulatoare și amplificatoare. „Un ingredient care îi lipsește siliciul pentru a face modulatori buni este efectul Pockels, care permite unui câmp electric de curent continuu-să interacționeze cu un câmp electric la frecvențe optice-și este un bun exemplu de efect optic neliniar de ordinul al doilea-”, explică Kéna-Cohen. „Amplificatoarele și oscilatorii parametrici se bazează pe neliniarități de ordinul al doilea-. Pentru aceste tipuri de efecte, inginerii trebuie să folosească alte materiale, cum ar fi niobatul de litiu, fie ca componente de sine stătătoare, fie să treacă prin procesul complex de integrare a celor două.”
Un alt concept implicat în proiectarea componentelor fotonice neliniare de ordinul al doilea-este o cerință de potrivire a fazei-, viteza de fază a undelor luminoase care interacționează trebuie să se potrivească pentru a evita efectele de interferență distructive. „Din păcate, faptul că toate materialele au dispersie previne automat acest lucru, așa că trebuie folosite trucuri inteligente pentru potrivirea fazelor. În niobatul de litiu, o abordare comună este folosirea electrozilor de-a lungul direcției de propagare pentru a inversa orientarea domeniului-aka polarizarea câmpului electric.”
Avantaje: Depus direct pe-cip, birefringență
Abordarea echipei aduce două avantaje cheie. „În primul rând, peliculele noastre subțiri organice pot fi depuse direct pe orice cip prin utilizarea proceselor standard de fabricare uscată-fără să vă faceți griji cu privire la potrivirea sau transferul rețelei,” spune Kéna-Cohen.
În al doilea rând, filmele lor arată o birefringență extrem de puternică în comparație cu cele mai comune materiale fotonice. „Această birefringență este atât de puternică încât ne permite să facem potrivire de fază „gratuit” dacă folosim interacțiuni între moduri de polarizare diferită, deoarece polarizările diferite vor vedea indici de refracție diferiți”, spune el. „Înseamnă că putem proiecta dispozitive foarte eficiente, fără a avea nevoie de electrozi pentru polie sau de a folosi arhitecturi mai complicate”.
Ei și-au folosit abordarea pentru a demonstra cel mai simplu exemplu de proces neliniar de-al doilea ordin: generarea a doua-armonică, adică dublarea frecvenței. Pentru a face acest lucru, cercetătorii au fabricat un ghid de undă care convertește lumina de telecomunicații cu undă continuă-în lumină vizibilă (vezi figura de mai jos).
Un alt concept implicat în proiectarea componentelor fotonice neliniare de ordinul al doilea-este o cerință de potrivire a fazei-, viteza de fază a undelor luminoase care interacționează trebuie să se potrivească pentru a evita efectele de interferență distructive. „Din păcate, faptul că toate materialele au dispersie previne automat acest lucru, așa că trebuie folosite trucuri inteligente pentru potrivirea fazelor. În niobatul de litiu, o abordare comună este folosirea electrozilor de-a lungul direcției de propagare pentru a inversa orientarea domeniului-aka polarizarea câmpului electric.”
Avantaje: Depus direct pe-cip, birefringență
Abordarea echipei aduce două avantaje cheie. „În primul rând, peliculele noastre subțiri organice pot fi depuse direct pe orice cip prin utilizarea proceselor standard de fabricare uscată-fără să vă faceți griji cu privire la potrivirea sau transferul rețelei,” spune Kéna-Cohen.
În al doilea rând, filmele lor arată o birefringență extrem de puternică în comparație cu cele mai comune materiale fotonice. „Această birefringență este atât de puternică încât ne permite să facem potrivire de fază „gratuit” dacă folosim interacțiuni între moduri de polarizare diferită, deoarece polarizările diferite vor vedea indici de refracție diferiți”, spune el. „Înseamnă că putem proiecta dispozitive foarte eficiente, fără a avea nevoie de electrozi pentru polie sau de a folosi arhitecturi mai complicate”.
Ei și-au folosit abordarea pentru a demonstra cel mai simplu exemplu de proces neliniar de-al doilea ordin: generarea a doua-armonică, adică dublarea frecvenței. Pentru a face acest lucru, cercetătorii au fabricat un ghid de undă care convertește lumina de telecomunicații cu undă continuă-în lumină vizibilă (vezi figura de mai jos).
