Schematisk illustration av en integrerad elektriskt styrd mikrolasermodul för optoelektronisk hybridintegration. I korthet, denna modul är designad för att vara en termokänslig polymerresonator ovanpå en metallvärmekrets i chipsskala. Spänningen appliceras i planet med strömtransporten för att tillhandahålla lokalt termiskt fält, vilket inducerar den lasrande våglängdsändringen hos de övre färgdopade mikroresonatorerna. Kredit:©Science China Press
Optoelektronisk integration erbjuder en lovande strategi för att samtidigt få fördelarna med elektroner och fotoner när de fungerar som informationsbärare, inklusive högdensitetskommunikation och höghastighetsinformationsbehandling, banar väg för nästa generations integrerade kretsar (IC).
Den ständigt ökande efterfrågan på bandbredd och informationstäthet i IC kräver mikro/nano-funktionella enheter som kan tillverkas i 3-D IC, vilket är önskvärt för deras förbättrade prestanda vid databehandling under lägre förbrukning. I sådana mycket integrerade kretsar, dock, selektiv elektrisk modulering av specifika optiska enheter i mikro/nanoskala, inklusive ljuskällor och vågledare, är ett nyckelkrav för att ge mer funktionella och mer kompakta integrerade element, men hindras av den olinjäritet som finns i nuvarande elektrooptiska material.
Femtosecond laser direct writing (FsLDW), som en av 3D-utskriftsteknikerna, möjliggör direkt och adresserbar konstruktion av 3-D-integrerade optoelektroniska enheter som använder organiska föreningar med tvåfotonpolymeriserade egenskaper. Med dopingflexibilitet, de polymeriserade mikrostrukturerna kan lätt inkorporeras med organiska färgämnesmolekyler för att producera funktionella enheter, som koherenta laserkällor. Dessutom, organiska polymerer har utmärkt lyhördhet för yttre stimuli, inklusive temperatur. Deras stora termoptiska koefficient möjliggör förverkligandet av den elektriska avstämningen av resonansvåglängd med hög effektivitet när de tillverkas i mikrokavitetsstrukturer. Införandet av värmekänslig polymer mikrolaser med under elektrisk mikrovärmare på 3D-tillverkningssätt kan användas som en effektiv hybridmikrolasermodul med selektiv elektrisk modulering mot optisk-elektronisk integration.
Nu, Professor Yong Sheng Zhaos grupp vid Institute of Chemistry, Kinesiska vetenskapsakademin har demonstrerat en in situ elektriskt modulerad mikrolasermodul baserad på 3-D-tryckta färgdopade polymera mikrodiskar, som publiceras i Vetenskap Kina Kemi .
Den termooptiska effekten av polymermatrisen möjliggjorde inställning av lasermoder från mikrodisken vid uppvärmning. Formdesignbarheten hos FsLDW tillåter tillverkning av mikrostrukturer på högre nivå för att manipulera ljussignaler, inklusive de vågledarkopplade mikrodiskarna för ljusfjärrkontroll och de kopplade dubbel-mikrodiskresonatorerna för val av laserläge. Den senare mikrostrukturen integrerades ytterligare med en underliggande elektrisk mikrovärmare.
Som ett resultat, kavitetens resonansvåglängd kan skiftas på basis av motståndsuppvärmningskontrollerad optisk längdförändring genom den termooptiska effekten av polymermatrismaterial, som möjliggör en elektrisk modulering av den utgående våglängden från den 3-D-printade mikrolasermodulen.
