Eo-ModulatorSerie: Hochgeschwindigkeits-, Niederspannungs- und kompakte Lithiumniobat-Dünnschicht-Polarisationssteuergerät
Lichtwellen im freien Raum (ebenso wie elektromagnetische Wellen anderer Frequenzen) sind Scherwellen. Die Schwingungsrichtung ihrer elektrischen und magnetischen Felder kann im Querschnitt senkrecht zur Ausbreitungsrichtung verschiedene Orientierungen annehmen – dies ist die Polarisationseigenschaft des Lichts. Die Polarisation ist von großer Bedeutung für Anwendungen in der kohärenten optischen Kommunikation, der industriellen Messtechnik, der Biomedizin, der Erdbeobachtung, im modernen Militär, in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Meeresforschung.
In der Natur haben viele Organismen zur besseren Orientierung visuelle Systeme entwickelt, die die Polarisation des Lichts unterscheiden können. Bienen beispielsweise besitzen fünf Augen (drei Einzelaugen und zwei Facettenaugen), von denen jedes 6.300 Einzelaugen enthält. Diese helfen ihnen, eine Karte der Lichtpolarisation in alle Richtungen am Himmel zu erstellen. Mithilfe dieser Karte können Bienen die Blüten finden und ihre Artgenossen präzise zu ihnen führen. Menschen besitzen keine vergleichbaren physiologischen Organe zur Wahrnehmung der Lichtpolarisation und sind daher auf künstliche Hilfsmittel angewiesen, um diese zu messen und zu beeinflussen. Ein typisches Beispiel ist die Verwendung von Polarisationsbrillen. Diese lenken das Licht unterschiedlicher Bilder senkrecht zueinander in das linke und rechte Auge – das Prinzip, das auch bei 3D-Filmen im Kino zum Einsatz kommt.
Die Entwicklung leistungsstarker optischer Polarisationssteuergeräte ist der Schlüssel zur Weiterentwicklung von Anwendungen mit polarisiertem Licht. Typische Polarisationssteuergeräte umfassen Polarisationszustandsgeneratoren, Scrambler, Polarisationsanalysatoren und Polarisationsregler. In den letzten Jahren hat die Technologie zur optischen Polarisationsmanipulation rasante Fortschritte gemacht und findet zunehmend Anwendung in zahlreichen wichtigen Zukunftsbereichen.
Nehmenoptische KommunikationBeispielsweise wird dies durch die Nachfrage nach massiver Datenübertragung in Rechenzentren und die damit verbundene kohärente Übertragung über große Entfernungen vorangetrieben.optischDie Kommunikationstechnologie findet zunehmend Anwendung in Kurzstreckenverbindungen, die besonders kosten- und energieempfindlich sind. Der Einsatz von Polarisationsmanipulationstechnologien kann die Kosten und den Stromverbrauch kohärenter optischer Kurzstreckenkommunikationssysteme effektiv senken. Derzeit wird die Polarisationssteuerung jedoch hauptsächlich durch diskrete optische Komponenten realisiert, was die Leistungssteigerung und Kostenreduzierung stark einschränkt. Mit der rasanten Entwicklung optoelektronischer Integrationstechnologien stellen Integration und Chiptechnologie wichtige Trends für die zukünftige Entwicklung optischer Polarisationssteuergeräte dar.
Die in herkömmlichen Lithiumniobatkristallen hergestellten optischen Wellenleiter weisen jedoch Nachteile wie einen geringen Brechungsindexkontrast und eine schwache optische Feldkopplung auf. Zum einen ist die Bauelementgröße groß, was die Integrationsanforderungen erschwert. Zum anderen ist die elektrooptische Wechselwirkung schwach, und die Ansteuerspannung des Bauelements ist hoch.
In den letzten Jahrenphotonische BauelementeAuf Lithiumniobat basierende Dünnschichtmaterialien haben historische Fortschritte erzielt und erreichen höhere Geschwindigkeiten und niedrigere Ansteuerspannungen als herkömmliche Materialien.photonische Bauelemente aus LithiumniobatDaher sind sie in der Industrie sehr gefragt. Jüngste Forschungsergebnisse ermöglichen die Realisierung eines integrierten optischen Polarisationssteuerungschips auf einer Lithiumniobat-Dünnschicht-Photonikplattform. Dieser Chip umfasst Polarisationsgenerator, Scrambler, Polarisationsanalysator, Polarisationsregler und weitere Hauptfunktionen. Die wichtigsten Parameter dieser Chips, wie Polarisationsgenerierungsgeschwindigkeit, Polarisationsauslöschungsverhältnis, Polarisationsperturbationsgeschwindigkeit und Messgeschwindigkeit, haben neue Weltrekorde aufgestellt und zeichnen sich durch hervorragende Leistung in Bezug auf hohe Geschwindigkeit, niedrige Kosten, keine parasitären Modulationsverluste und niedrige Ansteuerspannung aus. Die Forschungsergebnisse realisieren erstmals eine Reihe von Hochleistungs-…LithiumniobatOptische Dünnschicht-Polarisationssteuergeräte, die aus zwei Basiseinheiten bestehen: 1. Polarisationsdrehung/Splitter, 2. Mach-Zindel-Interferometer (Erklärung >), wie in Abbildung 1 dargestellt.
Veröffentlichungsdatum: 26. Dezember 2023