유기 박막은 실리콘 포토닉스에 2차- 광학 비선형 효과를 제공합니다. - 뉴스

TPA-QCN은 진공 증발을 통해 증착되어 자발적으로 선호하는 방향을 채택하는 분자 층을 형성합니다. 이 정렬은 2차-광학 비선형 응답을 제공합니다. 이는 광선이 통과하는 동안 상호 작용할 수 있음을 의미합니다.

"우리는 완전히 다른 분야의 디스플레이용 유기발광다이오드(OLED)에서 수행되는 아름다운 작업에서 영감을 받았습니다."라고 공학 물리학 교수이자 Light{3}}물질 포토닉스 분야 캐나다 연구 의장인 Kéna{2}}Cohen은 말합니다. "연구원들은 특정 종류의 분자가 제조 과정에서 자동으로 정렬된다는 사실을 깨달았습니다. 그들의 경우 이는 일반적으로 장치 성능을 저하시키는 전압의 축적으로 이어집니다. 극성 분자가 우선적인 방향을 따라 배향하도록 요구하는 이러한 전압 축적은 비선형 광학에 유사한 재료를 사용할 수 있어야 한다는 첫 번째 신호였습니다."

두 번째-비선형 광자 장치를 미리 주문하세요

실리콘은 오늘날 통합 포토닉스의 주요 플랫폼이지만 변조기와 증폭기를 제작하는 데는 적합하지 않습니다. "좋은 변조기를 만드는데 부족한 실리콘 성분 중 하나는 Pockels 효과입니다. 이는 직류 전기장이 광 주파수에서 전기장과 상호 작용할 수 있게 하며{2}} 이는 2차- 비선형 광학 효과의 좋은 예입니다."라고 Kéna-Cohen이 설명합니다. "파라메트릭 증폭기와 발진기는 2차-차 비선형성에 의존합니다. 이러한 유형의 효과를 위해 엔지니어는 니오브산 리튬과 같은 다른 재료를 독립형 구성 요소로 사용하거나 두 가지를 통합하는 복잡한 과정을 거쳐야 합니다."

2차-차 비선형 광자 구성 요소의 설계와 관련된 또 다른 개념은 위상 일치 요구 사항입니다.-상쇄 간섭 효과를 피하기 위해 상호 작용하는 광파의 위상 속도가 일치해야 합니다. "안타깝게도 모든 물질에 분산이 있다는 사실이 자동으로 이를 방지하므로 위상 일치를 위해 영리한 트릭을 사용해야 합니다. 니오브산 리튬에서 일반적인 접근 방식은 전파 방향을 따라 전극을 사용하여 도메인 방향을 뒤집는 것입니다.-일명 전기장 폴링."

장점:-칩에 직접 증착됨, 복굴절

팀의 접근 방식은 두 가지 주요 이점을 제공합니다. "첫째, 격자 일치나 전사에 대한 걱정 없이 표준 건식 제조 공정을 사용하여-우리의 유기 박막을 모든 칩에 직접 증착할 수 있습니다."라고 Kéna-Cohen은 말합니다.

둘째, 그들의 필름은 대부분의 일반적인 광자 재료에 비해 매우 강한 복굴절을 나타냅니다. "이 복굴절은 너무 강해서 서로 다른 편광 모드 사이의 상호 작용을 사용하는 경우 '무료' 위상 일치를 허용합니다. 왜냐하면 서로 다른 편광은 서로 다른 굴절률을 보게 되기 때문입니다."라고 그는 말합니다. "이는 폴링을 위한 전극이 필요하지 않거나 더 복잡한 아키텍처를 사용하지 않고도 매우 효율적인 장치를 설계할 수 있음을 의미합니다."

그들은 자신의 접근 방식을 사용하여 2차{0}}비선형 프로세스의 가장 간단한 예인 2차-고조파 생성, 즉 주파수 배가를 시연했습니다. 이를 위해 연구원들은 연속-파 통신 빛을 가시광선으로 변환하는 도파관을 제작했습니다(아래 그림 참조).