Demonstration af en højeffektiv modulator ved hjælp af en organisk elektro-optisk polymer til synligt lys

National Institute of Information and Communications Technology har med succes udviklet en højeffektiv optisk modulator, der anvender organisk elektro-optisk polymer (i det følgende benævnt EO-polymer) til synligt lys. Konventionelle EO polymer optiske modulatorer kunne fungere i nær-infrarødt lys (bølgelængde 1.550 nm osv.), men de kunne ikke bruges til synligt lys (bølgelængde 380 nm til 780 nm) på grund af det store absorptionstab. NICT har udviklet en EO-polymer, som oplever et lille absorptionstab i synligt lys og har den store elektro-optiske koefficient, der kræves til den optiske modulator. Vi fremstillede en optisk modulator ved hjælp af denne EO-polymer ved hjælp af mikrofabrikationsteknologi og drev den optiske modulator i synligt lys (rødt, bølgelængde 640 nm). Den demonstrerede optiske modulator til synligt lys er mindre og mere effektiv end den konventionelle EO polymer optiske modulator til nær-infrarødt lys.

Denne EO-polymer optiske modulator til synligt lys forventes at blive anvendt på næste generation af displayenheder såsom stereoskopiske skærme og smarte briller. Forskningen blev offentliggjort i Optics Express .

Væksten i den globale internettrafik har ført til efterspørgslen efter højtydende optiske netværk. NICT udvikler en højhastigheds-lavspændingsoptisk modulator, der bruger EO-polymer. Optiske modulatorer, der konverterer elektriske signaler til optiske signaler, er nøgleenheder til telekommunikation. Sammenlignet med konventionelle lithiumniobat optiske modulatorer, kan EO polymer optiske modulatorer kun bruges med nær-infrarødt lys til optisk kommunikation.

I denne forskning har vi med succes udviklet en EO-polymer, som har lav absorption og høj elektro-optisk koefficient i synligt lys. Dette resultat blev opnået af NICTs nøjagtige måleteknologi og molekylære design baseret på det enorme molekylære strukturbibliotek, der er akkumuleret over mange år. Ved at designe EO-molekylestrukturen til at være kort og stiv for at undertrykke absorptionstabet ved synligt lys, har denne EO-polymer mindre end 1/20.000 absorptionstab end konventionel EO-polymer og er tilgængelig for synligt lys.

NICT designet og fremstillede en Mach-Zehnder interferometerstruktur ved hjælp af en mikrofremstillingsproces. Bølgelederstørrelsen til drift ved synligt lys er nødvendigvis mindre end en konventionel optisk modulator til nær-infrarødt lys. Vi har vedtaget en bølgeleder af ridgetype, som garanterer en enkelt tilstand, selvom bredden af ​​bølgelederen er relativt stor. Som et resultat, selvom høj nøjagtig behandling er påkrævet, er fremstillingstolerancen slækket.

Et elektrisk signal blev tilføjet til den udviklede optiske modulator, og moduleringsoperationen blev evalueret. Som et resultat var værdien af ​​optiske modulatorer 0,52 Vcm ved en bølgelængde på 640 nm (rød farve). Dette resultat er mindre end en tredjedel af den traditionelle værdi, hvilket betyder ekstrem effektivitet (lille størrelse og lav drivspænding). Ydermere er driftsbølgelængden væsentlig kortere end tidligere.

Fremtidsudsigter

Dette forskningsresultat er en banebrydende præstation, der kan skabe innovationer inden for lysstrålestyring og displayteknologi. Den optiske modulator, som kan styre fasen af ​​udbredelseslys, kan bruges til en optisk faset array. Det optiske fasede array til synligt lys kan være tilgængeligt til stereoskopiske skærme. Kompakte og højeffektive displayenheder kan forventes at blive monteret i næste generations bærbare terminaler såsom smarte briller. Ydermere kan en billig siliciumbaseret fotodetektor bruges med synligt lys, hvilket fører til omkostningsreduktion af hele systemet.

"Jeg vil fortsætte med at fremme forskning og udvikling af det optiske fasede array til næste generations display," sagde Kamada Shun. Vi vil også sigte mod at udvikle EO-polymerer til grøn og blå og udvide deres anvendelser til fuldfarve stereoskopiske skærme. + Udforsk yderligere

Meget effektiv akusto-optisk modulering ved hjælp af ikke-suspenderede tyndfilmslithiumniobat-chalcogenid-hybridbølgeledere