Eo-ModulatorSerie: Hochgeschwindigkeits-, Niederspannungs- und Kleinformat-Lithiumniobat-Dünnschicht-Polarisationssteuergerät
Lichtwellen im freien Raum (sowie elektromagnetische Wellen anderer Frequenzen) sind Scherwellen. Die Schwingungsrichtung ihrer elektrischen und magnetischen Felder kann im Querschnitt senkrecht zur Ausbreitungsrichtung verschiedene Orientierungen aufweisen. Dies ist die Polarisationseigenschaft des Lichts. Polarisation hat wichtige Anwendungsbereiche in der kohärenten optischen Kommunikation, der industriellen Detektion, der Biomedizin, der Erdfernerkundung, dem modernen Militär, der Luftfahrt und der Meeresforschung.
In der Natur haben viele Organismen zur besseren Navigation Sehsysteme entwickelt, die die Polarisation von Licht unterscheiden können. Bienen beispielsweise besitzen fünf Augen (drei Einzelaugen und zwei Facettenaugen) mit jeweils 6.300 kleinen Augen, die es ihnen ermöglichen, eine Karte der Polarisation des Lichts in allen Himmelsrichtungen zu erstellen. Mithilfe dieser Polarisationskarte kann die Biene ihre Artgenossen lokalisieren und gezielt zu den gefundenen Blumen führen. Der Mensch verfügt nicht über die physiologischen Organe der Bienen, um die Polarisation von Licht wahrzunehmen, und benötigt daher künstliche Geräte, um die Polarisation von Licht wahrzunehmen und zu manipulieren. Ein typisches Beispiel ist die Verwendung von Polarisationsbrillen, um Licht von verschiedenen Bildern senkrecht zueinander in das linke und rechte Auge zu lenken – das Prinzip von 3D-Filmen im Kino.
Die Entwicklung leistungsstarker optischer Polarisationssteuerungsgeräte ist der Schlüssel zur Weiterentwicklung der Anwendungstechnologie für polarisiertes Licht. Typische Polarisationssteuerungsgeräte sind beispielsweise Polarisationszustandsgeneratoren, Scrambler, Polarisationsanalysatoren und Polarisationsregler. In den letzten Jahren hat sich die Technologie zur optischen Polarisationsmanipulation beschleunigt und ist in zahlreichen neuen, wichtigen Bereichen stark integriert.
Einnahmeoptische KommunikationBeispielsweise werden kohärente Langstreckenübertragungen, angetrieben durch die Nachfrage nach massiver Datenübertragung in Rechenzentren,optischKommunikationstechnologie breitet sich zunehmend auf Verbindungsanwendungen im Nahbereich aus, die sehr kosten- und energiesensibel sind. Der Einsatz von Polarisationsmanipulationstechnologie kann die Kosten und den Stromverbrauch kohärenter optischer Kommunikationssysteme im Nahbereich effektiv senken. Derzeit wird die Polarisationssteuerung jedoch hauptsächlich durch diskrete optische Komponenten realisiert, was Leistungsverbesserungen und Kostensenkungen erheblich einschränkt. Mit der rasanten Entwicklung der optoelektronischen Integrationstechnologie sind Integration und Chip wichtige Trends für die zukünftige Entwicklung optischer Polarisationssteuerungsgeräte.
Die aus herkömmlichen Lithiumniobatkristallen hergestellten optischen Wellenleiter weisen jedoch die Nachteile eines geringen Brechungsindexkontrasts und einer schwachen optischen Feldbindungsfähigkeit auf. Einerseits ist das Gerät groß, und es ist schwierig, den Entwicklungsanforderungen der Integration gerecht zu werden. Andererseits ist die elektrooptische Wechselwirkung schwach und die Ansteuerspannung des Geräts hoch.
In den letzten Jahrenphotonische GeräteBasierend auf Lithiumniobat-Dünnschichtmaterialien haben historische Fortschritte erzielt und höhere Geschwindigkeiten und niedrigere Antriebsspannungen erreicht als herkömmlicheLithiumniobat-Photonikgeräte, daher werden sie von der Industrie bevorzugt. Jüngste Forschungsergebnisse zeigen, dass der integrierte optische Polarisationskontrollchip auf der photonischen Integrationsplattform Lithiumniobat-Dünnschicht basiert und Polarisationsgenerator, Scrambler, Polarisationsanalysator, Polarisationsregler und weitere Hauptfunktionen umfasst. Die Hauptparameter dieser Chips, wie Polarisationserzeugungsgeschwindigkeit, Polarisationsauslöschungsverhältnis, Polarisationsstörungsgeschwindigkeit und Messgeschwindigkeit, haben neue Weltrekorde aufgestellt und hervorragende Leistung bei hoher Geschwindigkeit, niedrigen Kosten, ohne parasitäre Modulationsverluste und niedriger Ansteuerspannung gezeigt. Die Forschungsergebnisse ermöglichen erstmals die Realisierung einer Reihe von Hochleistungs-LithiumniobatOptische Polarisationskontrollgeräte mit Dünnschichttechnologie, die aus zwei Grundeinheiten bestehen: 1. Polarisationsdreher/-teiler, 2. Mach-Zindel-Interferometer (Erklärung >), wie in Abbildung 1 dargestellt.
Veröffentlichungszeit: 26. Dezember 2023