TPA-QCN се отлага чрез вакуумно изпаряване, за да образува слой от молекули, които спонтанно приемат предпочитана ориентация. Това подравняване му осигурява оптичен нелинеен отговор от втори-порядък, което означава, че светлинните лъчи могат да взаимодействат, докато преминават през него.
„Бяхме вдъхновени от красивата работа, извършена в съвсем различна област-органични светоизлъчващи-диоди (OLED) за дисплеи“, казва Кена-Коен, професор по инженерна физика, както и канадски изследователски отдел по фотоника на светлина-материя. "Изследователите осъзнаха, че определени класове молекули автоматично се подравняват по време на производството. В техния случай това води до натрупване на напрежение, което обикновено вреди на производителността на устройството. Това натрупване на напрежение, което изисква полярните молекули да се ориентират в предпочитана посока, беше първият знак, че трябва да можем да използваме подобни материали за нелинейна оптика. "
Предстоят нелинейни фотонни устройства от втори ред-
Силиконът е доминиращата платформа за интегрирана фотоника днес, но не е добър за производство на модулатори и усилватели. „Една съставка, която липсва на силиция, за да направи добри модулатори, е ефектът на Покелс, който позволява на пряко-токово електрическо поле да взаимодейства с електрическо поле на оптични честоти-и това е добър пример за нелинеен оптичен ефект от втори-порядък,“ обяснява Кена-Коен. „Параметричните усилватели и осцилатори разчитат на нелинейности от втори-порядък. За тези видове ефекти инженерите трябва да използват други материали като литиев ниобат или като самостоятелни компоненти, или да преминат през сложния процес на интегриране на двете.“
Друга концепция, включена в проектирането на нелинейни фотонни компоненти от втори{0}}порядък, е изискване за фазово съвпадение-фазовата скорост на взаимодействащите светлинни вълни трябва да съвпада, за да се избегнат разрушителни ефекти на смущение. „За съжаление, фактът, че всички материали имат дисперсия, автоматично предотвратява това, така че трябва да се използват хитри трикове за съгласуване на фазите. При литиевия ниобат обичайният подход е да се използват електроди по протежение на посоката на разпространение, за да се обърне ориентацията на домейна -известен още като полюс на електрическо поле.“
Предимства: Депозиран директно върху-чипа, двойно пречупване
Подходът на екипа носи две ключови предимства. „Първо, нашите органични тънки филми могат да бъдат отложени директно върху всеки чип чрез използване на стандартни процеси на сухо производство-без да се притеснявате за съвпадение на решетката или трансфер“, казва Кена-Коен.
Второ, техните филми показват изключително силно двойно пречупване в сравнение с повечето обикновени фотонни материали. „Това двойно пречупване е толкова силно, че ни позволява да сравняваме фазите „безплатно“, ако използваме взаимодействия между различно поляризирани режими, тъй като различните поляризации ще видят различни индекси на пречупване“, казва той. „Това означава, че можем да проектираме много ефективни устройства, без да се нуждаем от електроди за полюс или да използваме по-сложни архитектури.“
Те използваха подхода си, за да демонстрират най-простия пример за нелинеен процес от втори-ред: генериране на втора-хармоника, известно още като удвояване на честотата. За да направят това, изследователите създадоха вълновод, който преобразува непрекъснатата-вълнова телекомуникационна светлина във видима светлина (вижте фигурата по-долу).
Друга концепция, включена в проектирането на нелинейни фотонни компоненти от втори{0}}порядък, е изискване за фазово съвпадение-фазовата скорост на взаимодействащите светлинни вълни трябва да съвпада, за да се избегнат разрушителни ефекти на смущение. „За съжаление, фактът, че всички материали имат дисперсия, автоматично предотвратява това, така че трябва да се използват хитри трикове за съгласуване на фазите. При литиевия ниобат обичайният подход е да се използват електроди по протежение на посоката на разпространение, за да се обърне ориентацията на домейна -известен още като полюс на електрическо поле.“
Предимства: Депозиран директно върху-чипа, двойно пречупване
Подходът на екипа носи две ключови предимства. „Първо, нашите органични тънки филми могат да бъдат отложени директно върху всеки чип чрез използване на стандартни процеси на сухо производство-без да се притеснявате за съвпадение на решетката или трансфер“, казва Кена-Коен.
Второ, техните филми показват изключително силно двойно пречупване в сравнение с повечето обикновени фотонни материали. „Това двойно пречупване е толкова силно, че ни позволява да сравняваме фазите „безплатно“, ако използваме взаимодействия между различно поляризирани режими, тъй като различните поляризации ще видят различни индекси на пречупване“, казва той. „Това означава, че можем да проектираме много ефективни устройства, без да се нуждаем от електроди за полюс или да използваме по-сложни архитектури.“
Те използваха подхода си, за да демонстрират най-простия пример за нелинеен процес от втори-ред: генериране на втора-хармоника, известно още като удвояване на честотата. За да направят това, изследователите създадоха вълновод, който преобразува непрекъснатата-вълнова телекомуникационна светлина във видима светлина (вижте фигурата по-долу).
