L'équipe développe une façon d'intégrer l'électro

23 août 2023

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par Light Publishing Center, Institut d'optique, de mécanique fine et de physique de Changchun, CAS

Les modulateurs électro-optiques (EOM) sont des éléments cardinaux des réseaux de communication optique qui contrôlent l'amplitude, la phase et la polarisation d'une lumière via des signaux électriques externes. Dans le but de réaliser des EOM ultracompacts et hautes performances, la plupart des recherches ciblent aujourd'hui les dispositifs sur puce qui combinent des technologies de semi-conducteurs avec des matériaux accordables de pointe. Néanmoins, les EOM intégrés, en tant qu'élément indépendant sur puce, sont généralement séparés des sources lumineuses.

Ainsi, des interfaces supplémentaires qui couplent la lumière des sources lumineuses aux guides d’ondes des dispositifs sur puce sont indispensables. Bien que des schémas de couplage de pointe, notamment le couplage de bord et le couplage de réseau, aient été utilisés, ils souffrent toujours de densités d'intégration et d'opérations à bande étroite limitées, respectivement.

De plus, les deux schémas de couplage nécessitent des alignements ultra précis et des encapsulations complexes, ce qui rend les dispositifs sur puce coûteux pour les clients. Par conséquent, un dispositif EOM qui évite la complexité du couplage et réduit davantage les pertes de couplage est nécessaire.

Dans un nouvel article publié dans Light: Science & Applications, une équipe de scientifiques a développé des méthodologies qui intègrent directement les dispositifs EOM du côté des cavaliers à fibre optique monomode, connectant les dispositifs EOM aux sources de lumière à l'aide d'interfaces standard de fibres optiques.

"En adoptant les méthodologies standard de nanofabrication développées dans nos travaux précédents, le bloc EOM peut être directement intégré aux extrémités des fibres optiques monomodes, de sorte que les MOE métafibres évitent intrinsèquement le traitement de couplage", a déclaré le professeur Min Qiu.

De telles MOE métafibres plasmoniques présentent une configuration hybride plasmonique-organique bien définie. Bénéficiant de métasurfaces plasmoniques ultrafines et de facteur de qualité élevé, de polymères EO faciles à nanofabrication et très efficaces, l'amplitude spectrale et le facteur de qualité de la lumière transmise sont bien contrôlés pour favoriser la sensibilité de résonance pour la modulation de l'EO.

"Plus intéressant encore, en concevant rationnellement les modes plasmoniques, les modes guidés par ondes résonantes et les modes Fabry-Pérot, des opérations bi-bande accordables peuvent être réalisées dans les bandes O et S des télécommunications", ont ajouté les co-premiers auteurs Lei Zhang et Xinyu Sun. .

Les MOE métafibres étaient en outre pilotées par des signaux électriques à courant continu/alternatif. La vitesse de modulation de l'EOM métafibre peut atteindre 1 000 MHz avec une tension de polarisation de ±9 V, ce qui constitue la meilleure performance pour les EOM intégrés à fibre localisée.

« De tels MOE à métafibres offrent de nouvelles perspectives sur la conception d'un dispositif EO ultracompact et hautes performances pour les applications où une configuration compacte, une capacité hautement intégrée et une faible perte de couplage sont requises, comme dans les lasers à fibre à verrouillage de mode actif et les polariseurs à fibre à large bande accordables. Ces travaux offrent également une voie vers des implémentations « plug-and-play » de dispositifs d'observation de la Terre et de systèmes optiques ultracompacts « tout en fibres » pour les communications, l'imagerie, la détection et bien d'autres », a ajouté le professeur Jiyong Wang.

Plus d'information: Lei Zhang et al, Modulateurs électro-optiques à métafibres plasmoniques, Light : Science & Applications (2023). DOI : 10.1038/s41377-023-01255-7

Informations sur la revue :Lumière : science et applications