TPA-QCN наносится посредством вакуумного испарения с образованием слоя молекул, которые самопроизвольно принимают предпочтительную ориентацию. Такое выравнивание обеспечивает оптический нелинейный отклик второго-порядка, что означает, что световые лучи могут взаимодействовать при прохождении через него.
«Нас вдохновили прекрасные работы, выполненные в совершенно другой области-органических светоизлучающих-диодов (OLED) для дисплеев», — говорит Кена-Коэн, профессор инженерной физики, заведующий кафедрой исследований в области фотоники света-вещества Канады. «Исследователи поняли, что определенные классы молекул автоматически выравниваются во время производства. В их случае это приводит к нарастанию напряжения, которое обычно ухудшает производительность устройства. Это нарастание напряжения, которое требует, чтобы полярные молекулы ориентировались в предпочтительном направлении, было первым признаком того, что мы сможем использовать подобные материалы для нелинейной оптики».
Впереди нелинейные фотонные устройства второго-порядка
Сегодня кремний является доминирующей платформой для интегрированной фотоники, но он не подходит для производства модуляторов и усилителей. "Один ингредиент, которого не хватает кремнию для создания хороших модуляторов, — это эффект Поккельса, который позволяет электрическому полю постоянного-тока взаимодействовать с электрическим полем на оптических частотах-и это хороший пример нелинейного оптического эффекта второго-порядка", — объясняет Кена-Коэн. «Параметрические усилители и генераторы основаны на нелинейностях второго-порядка. Для достижения такого типа эффектов инженерам приходится использовать другие материалы, такие как ниобат лития, либо в качестве отдельных компонентов, либо проходить сложный процесс их интеграции».
Другая концепция, используемая при разработке нелинейных фотонных компонентов второго-порядка, — это требование фазового согласования-, которое должно совпадать с фазовой скоростью взаимодействующих световых волн, чтобы избежать разрушительных интерференционных эффектов. «К сожалению, тот факт, что все материалы обладают дисперсией, автоматически предотвращает это, поэтому для фазового согласования необходимо использовать хитрые приемы. В ниобате лития общий подход заключается в использовании электродов вдоль направления распространения, чтобы перевернуть ориентацию домена-так называемое поляризование электрического поля».
Преимущества: нанесение непосредственно на-чип, двойное лучепреломление.
Подход команды дает два ключевых преимущества. «Во-первых, наши органические тонкие пленки можно наносить непосредственно на любой чип, используя стандартные процессы сухого производства,-не беспокоясь о совпадении решетки или переносе», — говорит Кена-Коэн.
Во-вторых, их пленки демонстрируют чрезвычайно сильное двойное лучепреломление по сравнению с большинством распространенных фотонных материалов. «Это двойное лучепреломление настолько сильное, что позволяет нам синхронизировать фазы «бесплатно», если мы используем взаимодействия между модами с разной поляризацией, потому что разные поляризации будут иметь разные показатели преломления», — говорит он. «Это означает, что мы можем создавать очень эффективные устройства, не нуждаясь в электродах для опроса или использовании более сложных архитектур».
Они использовали свой подход, чтобы продемонстрировать простейший пример нелинейного процесса второго-порядка: генерацию второй-гармоники, или удвоение частоты. Для этого исследователи изготовили волновод, который преобразует непрерывный-телекоммуникационный свет в видимый свет (см. рисунок ниже).
Другая концепция, используемая при разработке нелинейных фотонных компонентов второго-порядка, — это требование фазового согласования-, которое должно совпадать с фазовой скоростью взаимодействующих световых волн, чтобы избежать разрушительных интерференционных эффектов. «К сожалению, тот факт, что все материалы обладают дисперсией, автоматически предотвращает это, поэтому для фазового согласования необходимо использовать хитрые приемы. В ниобате лития общий подход заключается в использовании электродов вдоль направления распространения, чтобы перевернуть ориентацию домена-так называемое поляризование электрического поля».
Преимущества: нанесение непосредственно на-чип, двойное лучепреломление.
Подход команды дает два ключевых преимущества. «Во-первых, наши органические тонкие пленки можно наносить непосредственно на любой чип, используя стандартные процессы сухого производства,-не беспокоясь о совпадении решетки или переносе», — говорит Кена-Коэн.
Во-вторых, их пленки демонстрируют чрезвычайно сильное двойное лучепреломление по сравнению с большинством распространенных фотонных материалов. «Это двойное лучепреломление настолько сильное, что позволяет нам синхронизировать фазы «бесплатно», если мы используем взаимодействия между модами с разной поляризацией, потому что разные поляризации будут иметь разные показатели преломления», — говорит он. «Это означает, что мы можем создавать очень эффективные устройства, не нуждаясь в электродах для опроса или использовании более сложных архитектур».
Они использовали свой подход, чтобы продемонстрировать простейший пример нелинейного процесса второго-порядка: генерацию второй-гармоники, или удвоение частоты. Для этого исследователи изготовили волновод, который преобразует непрерывный-телекоммуникационный свет в видимый свет (см. рисунок ниже).
