National Institute of Information and Communications Technology har framgångsrikt utvecklat en mycket effektiv optisk modulator som använder organisk elektrooptisk polymer (nedan kallad EO-polymer) för synligt ljus. Konventionella optiska modulatorer av EO-polymer kunde fungera i nära-infrarött ljus (våglängd 1 550 nm, etc.), men de kunde inte användas för synligt ljus (våglängd 380 nm till 780 nm) på grund av den stora absorptionsförlusten. NICT har utvecklat en EO-polymer som upplever liten absorptionsförlust i synligt ljus och har den stora elektrooptiska koefficient som krävs för den optiska modulatorn. Vi tillverkade en optisk modulator med hjälp av denna EO-polymer genom mikrotillverkningsteknik och körde den optiska modulatorn i synligt ljus (rött, våglängd 640 nm). Den demonstrerade optiska modulatorn för synligt ljus är mindre och effektivare än den konventionella optiska EO-polymermodulatorn för nära-infrarött ljus.

Denna EO-polymer optiska modulator för synligt ljus förväntas användas på nästa generations bildskärmsenheter som stereoskopiska skärmar och smarta glasögon. Forskningen publicerades i Optics Express .

Tillväxten av global internettrafik har lett till efterfrågan på högpresterande optiska nätverk. NICT utvecklar en höghastighets, lågspännings optisk modulator som använder EO-polymer. Optiska modulatorer som omvandlar elektriska signaler till optiska signaler är nyckelanordningar för telekommunikation. Jämfört med konventionella optiska litiumniobatmodulatorer kan optiska EO-polymermodulatorer endast användas med nära-infrarött ljus för optisk kommunikation.

I denna forskning har vi framgångsrikt utvecklat en EO-polymer som har låg absorption och hög elektrooptisk koefficient i synligt ljus. Detta resultat uppnåddes av NICT:s noggranna mätteknik och molekylära design baserad på det enorma molekylära strukturbiblioteket ackumulerat under många år. Genom att designa EO-molekylstrukturen så att den är kort och styv för att undertrycka absorptionsförlusten vid synligt ljus, har denna EO-polymer mindre än 1/20 000 absorptionsförlust än konventionell EO-polymer och är tillgänglig för synligt ljus.

NICT designade och tillverkade en Mach-Zehnder interferometerstruktur med hjälp av en mikrotillverkningsprocess. Vågledarens storlek för att arbeta vid synligt ljus är nödvändigtvis mindre än en konventionell optisk modulator för nära-infrarött ljus. Vi har antagit en vågledare av åstyp som garanterar ett enda läge även om vågledarens bredd är relativt stor. Som ett resultat, även om bearbetning med hög noggrannhet krävs, är tillverkningstoleransen lättad.

En elektrisk signal lades till den utvecklade optiska modulatorn och moduleringsoperationen utvärderades. Som ett resultat var den meriterande siffran för optiska modulatorer 0,52 Vcm vid en våglängd 640 nm (röd färg). Detta resultat är mindre än en tredjedel av det traditionella meritvärdet, vilket innebär extrem effektivitet (liten storlek och låg drivspänning). Dessutom är driftvåglängden betydligt kortare än tidigare.

Framtidsutsikter

Detta forskningsresultat är en banbrytande prestation som kan åstadkomma innovationer inom ljusstrålestyrning och displayteknik. Den optiska modulatorn som kan styra fasen av utbredningsljus kan användas för en optisk fasad array. Den optiska fasade matrisen för synligt ljus kan vara tillgänglig för stereoskopiska skärmar. Kompakta och högeffektiva displayenheter kan förväntas monteras i nästa generations bärbara terminaler som smarta glasögon. Dessutom kan en billig kiselbaserad fotodetektor användas med synligt ljus, vilket leder till kostnadsreduktion av hela systemet.

"Jag kommer att fortsätta att främja forskning och utveckling av den optiska fasade arrayen för nästa generations display", säger Kamada Shun. Vi kommer också att sikta på att utveckla EO-polymerer för grönt och blått, och utöka deras applikationer till fullfärgsstereoskopiska skärmar. + Utforska vidare

Mycket effektiv akusto-optisk modulering med icke-suspenderade tunnfilmslitiumniobat-kalkogenidhybridvågledare