TPA-QCN je nanášen vakuovým odpařováním za vzniku vrstvy molekul, které spontánně zaujmou preferovanou orientaci. Toto zarovnání mu poskytuje optickou nelineární odezvu druhého-řádu, což znamená, že světelné paprsky mohou při průchodu skrz něj interagovat.
„Byli jsme inspirováni nádhernou prací prováděnou v úplně jiném oboru-organické světlo-diody emitující organické světlo (OLED) pro displeje,“ říká Kéna-Cohen, profesor technické fyziky, a také Kanadský výzkumný ústav Light-Matter Photonics. "Výzkumníci si uvědomili, že určité třídy molekul se během výroby automaticky zarovnají. V jejich případě to vede k nahromadění napětí, které obvykle poškozuje výkon zařízení. Toto nahromadění napětí, které vyžaduje, aby se polární molekuly orientovaly v preferenčním směru, bylo prvním znamením, že bychom měli být schopni používat podobné materiály pro nelineární optiku."
Nelineární fotonická zařízení druhého-řádu před námi
Křemík je dnes dominantní platformou pro integrovanou fotoniku, ale není vhodný pro výrobu modulátorů a zesilovačů. „Jedna složka křemíku, která k výrobě dobrých modulátorů chybí, je Pockelsův efekt, který umožňuje interakci stejnosměrného-elektrického pole s elektrickým polem na optických frekvencích-a je to dobrý příklad nelineárního optického efektu druhého{{3} řádu,“ vysvětluje Kéna-Cohen. "Parametrické zesilovače a oscilátory se spoléhají na nelinearity druhého-řádu. Pro tyto typy efektů musí inženýři použít jiné materiály, jako je niobát lithný, buď jako samostatné komponenty, nebo projít složitým procesem integrace těchto dvou."
Dalším konceptem, který je součástí návrhu nelineárních fotonických komponent druhého{0} řádu, je požadavek na fázové přizpůsobení,-fázová rychlost interagujících světelných vln se musí shodovat, aby se zabránilo destruktivním rušivým efektům. "Bohužel, skutečnost, že všechny materiály mají disperzi, tomu automaticky brání, takže je třeba použít chytré triky pro fázové přizpůsobení. U niobátu lithného je běžným přístupem použití elektrod podél směru šíření k převrácení orientace domény-aka pole elektrického pole."
Výhody: Ukládáno- přímo na čip, dvojlom
Týmový přístup přináší dvě klíčové výhody. „Zaprvé, naše organické tenké filmy lze nanášet přímo na jakýkoli čip pomocí standardních suchých výrobních procesů-bez starostí s porovnáváním mřížek nebo přenosem,“ říká Kéna-Cohen.
Za druhé, jejich filmy vykazují extrémně silný dvojlom ve srovnání s většinou běžných fotonických materiálů. „Tento dvojlom je tak silný, že nám umožňuje fázovou shodu ‚zdarma‘, pokud použijeme interakce mezi různě polarizovanými módy, protože různé polarizace uvidí různé indexy lomu,“ říká. "Znamená to, že můžeme zkonstruovat velmi účinná zařízení, aniž bychom potřebovali elektrody pro pólování nebo museli používat složitější architektury."
Použili svůj přístup k demonstraci nejjednoduššího příkladu nelineárního procesu druhého -řádu: druhé- harmonické generace, neboli zdvojnásobení frekvence. Za tímto účelem výzkumníci vyrobili vlnovod, který převádí spojité-vlnové telekomunikační světlo na viditelné světlo (viz obrázek níže).
Dalším konceptem, který je součástí návrhu nelineárních fotonických komponent druhého{0} řádu, je požadavek na fázové přizpůsobení,-fázová rychlost interagujících světelných vln se musí shodovat, aby se zabránilo destruktivním rušivým efektům. "Bohužel, skutečnost, že všechny materiály mají disperzi, tomu automaticky brání, takže je třeba použít chytré triky pro fázové přizpůsobení. U niobátu lithného je běžným přístupem použití elektrod podél směru šíření k převrácení orientace domény-aka pole elektrického pole."
Výhody: Ukládáno- přímo na čip, dvojlom
Týmový přístup přináší dvě klíčové výhody. „Zaprvé, naše organické tenké filmy lze nanášet přímo na jakýkoli čip pomocí standardních suchých výrobních procesů-bez starostí s porovnáváním mřížek nebo přenosem,“ říká Kéna-Cohen.
Za druhé, jejich filmy vykazují extrémně silný dvojlom ve srovnání s většinou běžných fotonických materiálů. „Tento dvojlom je tak silný, že nám umožňuje fázovou shodu ‚zdarma‘, pokud použijeme interakce mezi různě polarizovanými módy, protože různé polarizace uvidí různé indexy lomu,“ říká. "Znamená to, že můžeme zkonstruovat velmi účinná zařízení, aniž bychom potřebovali elektrody pro pólování nebo museli používat složitější architektury."
Použili svůj přístup k demonstraci nejjednoduššího příkladu nelineárního procesu druhého -řádu: druhé- harmonické generace, neboli zdvojnásobení frekvence. Za tímto účelem výzkumníci vyrobili vlnovod, který převádí spojité-vlnové telekomunikační světlo na viditelné světlo (viz obrázek níže).
