在一項將飛秒雷射寫入精度與液晶技術相結合的開創性研究中，研究人員引入了一種控制和操縱光訊號的新方法，可以顯著推進複雜光子電路的發展。 這項開創性的研究在德國耶拿弗里德里希席勒大學完成，並在《光學材料快報》雜誌上進行了詳細介紹，在熔融二氧化矽波導中引入了可調諧的w**eplate，以證明在兩種不同可見光波長下光學偏振的完整調製。 這種創新方法為建立可重構器件和複雜光子電路開闢了新的途徑，標誌著整合光子學的重大飛躍。
將飛秒雷射寫入與液晶技術相結合。
飛秒雷射直寫 （FLDW） 是一種允許在玻璃晶元內以完全三維方式製造波導的技術。 這種方法使光能夠沿著晶元內的特定路徑引導，從而有助於將各種光學器件整合到單個緊湊的裝置中。 儘管FLDW具有許多優點，但受到乙個關鍵限制的阻礙：一旦寫入結構，如果不完全重寫光學電路，就無法對其進行修改。 這種不靈活性一直是更廣泛採用該技術的重大障礙，特別是在需要重新配置的領域。
研究團隊的突破在於他們對這個問題的創新解決方案。 通過在波導中嵌入一層液晶，光的偏振被控制到前所未有的水平，由外部施加的電場控制。 這種方法利用了液晶的雙折射特性——液晶可以改變光偏振方向的材料。 研究人員在波導中使用液晶，可以動態調整光的特性，克服了以前FLDW技術的重建限制。
技術創新和實驗成功。
這項研究的技術執行涉及使用振幅薩摩雷射器將波導雕刻到熔融的石英玻璃中，然後嵌入這些導軌中的液晶層。 當電壓施加到液晶上時，其分子會旋轉，從而在光通過波導時改變光的偏振方向。 這種電光調製是一項重大成就，它證明了在基於晶元的結構中精確控制光訊號的潛力。
實驗證明了這種方法的成功，這些實驗證明了在兩種不同可見光波長下完全調製光偏振。 研究人員發現，將液晶與波導相結合不會改變液晶的調製特性，從而保留了它們對改變光偏振的外加電場做出反應的獨特能力。
優勢和應用。
與現有技術相比，本研究的混合方法具有多項優勢。 首先，它允許更低的功耗，因為直接控制極化比加熱波導調製需要更少的能量。 此外，這種方法允許對大量波導中的單個波導進行獨立的定址控制，從而減少相鄰波導之間的串擾。 這些優勢使該技術對需要處理大量資訊的資料中心和其他應用程式特別有吸引力。
這項研究的意義是巨大的，有可能徹底改變整合光子器件的設計和使用方式。 飛秒寫入波導獨特的 3D 特性，結合液晶的可調性，使緊湊型 3D 光子整合器件的開發成為可能。 由於現有技術的侷限性，這種裝置以前是不可能的。 潛在的應用包括密集的光神經網路和空間光調製器，其中每個畫素都可以通過波導單獨定址，為光訊號處理提供前所未有的控制和靈活性。
整合光子學的未來。
雖然研究人員強調他們的研究只是概念證明，但這項技術的潛在應用是廣泛而多樣的。 從增強資料中心的資料處理能力到實現密集光神經網路的實驗實現，飛秒雷射寫入與液晶技術的集成為整合光子學領域開啟了新的大門。 研究團隊已經在努力實現對每個波導的獨立控制，這一步驟將進一步提高該技術的適用性和多功能性。