El Instituto Nacional de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones ha desarrollado con éxito un modulador óptico altamente eficiente que utiliza un polímero electro-óptico orgánico (en lo sucesivo, polímero EO) ​​para la luz visible. Los moduladores ópticos de polímeros EO convencionales podrían operar en luz infrarroja cercana (longitud de onda 1550 nm, etc.), pero no podrían usarse para luz visible (longitud de onda 380 nm a 780 nm) debido a la gran pérdida de absorción. NICT ha desarrollado un polímero EO que experimenta una pequeña pérdida de absorción en luz visible y tiene el gran coeficiente electroóptico requerido para el modulador óptico. Fabricamos un modulador óptico utilizando este polímero EO mediante tecnología de microfabricación y operamos el modulador óptico en luz visible (rojo, longitud de onda 640 nm). El modulador óptico demostrado para luz visible es más pequeño y más eficiente que el modulador óptico de polímero EO convencional para luz infrarroja cercana.

Se espera que este modulador óptico de polímero EO para luz visible se aplique a dispositivos de visualización de próxima generación, como pantallas estereoscópicas y gafas inteligentes. La investigación fue publicada en Optics Express .

El crecimiento del tráfico global de Internet ha llevado a la demanda de redes ópticas de alto rendimiento. NICT está desarrollando un modulador óptico de bajo voltaje y alta velocidad utilizando polímero EO. Los moduladores ópticos que convierten señales eléctricas en señales ópticas son dispositivos clave para las telecomunicaciones. En comparación con los moduladores ópticos de niobato de litio convencionales, los moduladores ópticos de polímero EO solo se pueden usar con luz infrarroja cercana para comunicaciones ópticas.

En esta investigación, desarrollamos con éxito un polímero EO que tiene baja absorción y alto coeficiente electroóptico en luz visible. Este resultado se logró gracias a la tecnología de medición precisa y el diseño molecular de NICT basados ​​en la gran biblioteca de estructuras moleculares acumulada durante muchos años. Al diseñar la estructura de la molécula de EO para que sea corta y rígida para suprimir la pérdida de absorción en la luz visible, este polímero de EO tiene menos de 1/20 000 de pérdida de absorción que el polímero de EO convencional y está disponible para luz visible.

NICT diseñó y fabricó una estructura de interferómetro Mach-Zehnder mediante un proceso de microfabricación. El tamaño de la guía de ondas para operar con luz visible es necesariamente más pequeño que un modulador óptico convencional para luz infrarroja cercana. Hemos adoptado una guía de ondas de tipo cresta que garantiza un solo modo incluso si el ancho de la guía de ondas es relativamente grande. Como resultado, aunque se requiere un procesamiento de alta precisión, la tolerancia de fabricación se relaja.

Se agregó una señal eléctrica al modulador óptico desarrollado y se evaluó la operación de modulación. Como resultado, la cifra de mérito de los moduladores ópticos fue de 0,52 Vcm a una longitud de onda de 640 nm (color rojo). Este resultado es menos de un tercio de la cifra de mérito tradicional, lo que significa una eficiencia extrema (tamaño pequeño y voltaje de conducción bajo). Además, la longitud de onda operativa es significativamente más corta que antes.

Perspectivas de futuro

El resultado de esta investigación es un logro pionero que puede generar innovaciones en el control del haz de luz y la tecnología de visualización. El modulador óptico que puede controlar la fase de la luz de propagación se puede utilizar para una matriz en fase óptica. La matriz en fase óptica para luz visible puede estar disponible para pantallas estereoscópicas. Se puede esperar que los dispositivos de visualización compactos y altamente eficientes se instalen en terminales portátiles de próxima generación, como anteojos inteligentes. Además, se puede usar un fotodetector de bajo costo basado en silicio con luz visible, lo que conduce a una reducción de costos de todo el sistema.

"Seguiré promoviendo la investigación y el desarrollo de la matriz en fase óptica para pantallas de próxima generación", dijo Kamada Shun. También intentaremos desarrollar polímeros EO para verde y azul, y expandir sus aplicaciones a pantallas estereoscópicas a todo color. + Explora más

Modulación acústico-óptica de alta eficiencia mediante guías de ondas híbridas de niobato-calcogenuro de litio de película delgada no suspendida