TPA-QCN осідає за допомогою вакуумного випаровування з утворенням шару молекул, які спонтанно приймають бажану орієнтацію. Таке вирівнювання забезпечує оптичну нелінійну реакцію другого-порядку, що означає, що світлові промені можуть взаємодіяти під час проходження крізь нього.
«Нас надихнула прекрасна робота, виконана в зовсім іншій галузі-органічних світло-діодів (OLED) для дисплеїв», — каже Кена-Коен, професор інженерної фізики, а також канадська кафедра досліджень світло-фотоніки матерії. «Дослідники зрозуміли, що певні класи молекул автоматично вирівнюються під час виготовлення. У їхньому випадку це призводить до накопичення напруги, яка зазвичай шкодить продуктивності пристрою. Це накопичення напруги, яке вимагає від полярних молекул орієнтуватися вздовж переважного напрямку, стало першою ознакою того, що ми повинні мати можливість використовувати подібні матеріали для нелінійної оптики».
Попереду нелінійні фотонні пристрої другого-порядку
Кремній сьогодні є домінуючою платформою для інтегрованої фотоніки, але він не підходить для виготовлення модуляторів і підсилювачів. «Ефект Поккельса, якого не вистачає кремнію для створення хороших модуляторів, дозволяє постійному-електричному полю взаємодіяти з електричним полем на оптичних частотах-і це хороший приклад нелінійного оптичного ефекту другого-порядку», — пояснює Кена-Коен. "Параметричні підсилювачі та осцилятори покладаються на нелінійності другого-порядку. Для цих типів ефектів інженерам потрібно використовувати інші матеріали, такі як ніобат літію, або як окремі компоненти, або пройти через складний процес інтеграції обох".
Ще одна концепція, задіяна в розробці нелінійних фотонних компонентів другого-порядку, — вимога фазового узгодження-фазова швидкість взаємодіючих світлових хвиль має збігатися, щоб уникнути руйнівних ефектів інтерференції. «На жаль, той факт, що всі матеріали мають дисперсію, автоматично запобігає цьому, тому для фазового узгодження потрібно використовувати хитрі трюки. У ніобаті літію загальним підходом є використання електродів уздовж напрямку поширення, щоб змінити орієнтацію домену-також відомого як поляризація електричного поля».
Переваги: нанесено безпосередньо на-чіп, подвійне променезаломлення
Підхід команди дає дві ключові переваги. «По-перше, наші органічні тонкі плівки можна наносити безпосередньо на будь-який чіп за допомогою стандартних процесів сухого виготовлення-, не турбуючись про узгодження решітки чи перенесення», — каже Кена-Коен.
По-друге, їхні плівки демонструють надзвичайно сильне подвійне променезаломлення порівняно з більшістю звичайних фотонних матеріалів. «Це подвійне променезаломлення настільки сильне, що дозволяє нам «безкоштовно» збігати фази, якщо ми використовуємо взаємодію між різними поляризованими модами, тому що різні поляризації бачитимуть різні показники заломлення», — говорить він. «Це означає, що ми можемо створювати дуже ефективні пристрої, не потребуючи електродів для поляризації або використання складніших архітектур».
Вони використали свій підхід, щоб продемонструвати найпростіший приклад нелінійного процесу другого-порядку: генерування другої-гармоніки, відомої як подвоєння частоти. Для цього дослідники виготовили хвилевід, який перетворює безперервне-телекомунікаційне світло у видиме світло (див. малюнок нижче).
Ще одна концепція, задіяна в розробці нелінійних фотонних компонентів другого-порядку, — вимога фазового узгодження-фазова швидкість взаємодіючих світлових хвиль має збігатися, щоб уникнути руйнівних ефектів інтерференції. «На жаль, той факт, що всі матеріали мають дисперсію, автоматично запобігає цьому, тому для фазового узгодження потрібно використовувати хитрі трюки. У ніобаті літію загальним підходом є використання електродів уздовж напрямку поширення, щоб змінити орієнтацію домену-також відомого як поляризація електричного поля».
Переваги: нанесено безпосередньо на-чіп, подвійне променезаломлення
Підхід команди дає дві ключові переваги. «По-перше, наші органічні тонкі плівки можна наносити безпосередньо на будь-який чіп за допомогою стандартних процесів сухого виготовлення-, не турбуючись про узгодження решітки чи перенесення», — каже Кена-Коен.
По-друге, їхні плівки демонструють надзвичайно сильне подвійне променезаломлення порівняно з більшістю звичайних фотонних матеріалів. «Це подвійне променезаломлення настільки сильне, що дозволяє нам «безкоштовно» збігати фази, якщо ми використовуємо взаємодію між різними поляризованими модами, тому що різні поляризації бачитимуть різні показники заломлення», — говорить він. «Це означає, що ми можемо створювати дуже ефективні пристрої, не потребуючи електродів для поляризації або використання складніших архітектур».
Вони використали свій підхід, щоб продемонструвати найпростіший приклад нелінійного процесу другого-порядку: генерування другої-гармоніки, відомої як подвоєння частоти. Для цього дослідники виготовили хвилевід, який перетворює безперервне-телекомунікаційне світло у видиме світло (див. малюнок нижче).
