TPA-QCN aflejres via vakuumfordampning for at danne et lag af molekyler, der spontant antager en foretrukken orientering. Denne justering giver den en anden-ordens optisk ikke-lineær respons, hvilket betyder, at lysstråler kan interagere, mens de passerer gennem den.
"Vi blev inspireret af smukt arbejde, der udføres inden for et helt andet felt-organiske lys-dioder (OLED'er) til skærme," siger Kéna-Cohen, professor i teknisk fysik, samt Canada Research Chair in Light-Matter Photonics. "Forskere indså, at visse klasser af molekyler automatisk tilpasser sig under fremstillingen. I deres tilfælde fører dette til opbygning af en spænding, der typisk skader enhedens ydeevne. Denne spændingsopbygning, som kræver, at polære molekyler orienterer sig langs en præferenceretning, var det første tegn på, at vi skulle være i stand til at bruge lignende materialer til ikke-lineær optik."
Anden-order ikke-lineære fotoniske enheder foran
Silicium er den dominerende platform for integreret fotonik i dag, men det er ikke godt til fremstilling af modulatorer og forstærkere. "En ingrediens, som silicium mangler for at lave gode modulatorer, er Pockels-effekten, som tillader et elektrisk-jævnstrømsfelt at interagere med et elektrisk felt ved optiske frekvenser-og det er et godt eksempel på en anden-ordens ikke-lineær optisk effekt," forklarer Kéna-Cohen. "Parametriske forstærkere og oscillatorer er afhængige af anden-nonlineariteter. Til disse typer effekter skal ingeniører bruge andre materialer såsom lithiumniobat enten som selvstændige komponenter eller gennemgå den komplekse proces med at integrere de to."
Et andet koncept involveret i designet af anden-ordens ikke-lineære fotoniske komponenter er et fasetilpasningskrav-fasehastigheden af de interagerende lysbølger skal matche for at undgå destruktive interferenseffekter. "Desværre forhindrer det faktum, at alle materialer har spredning automatisk dette, så smarte tricks skal bruges til fasetilpasning. I lithiumniobat er en almindelig tilgang at bruge elektroder langs udbredelsesretningen for at vende domæneorienteringen -alias elektrisk feltpoling."
Fordele: Deponeres direkte på-chip, dobbeltbrydning
Holdets tilgang bringer to vigtige fordele. "For det første kan vores organiske tynde film deponeres direkte på enhver chip ved at bruge standard tørre fremstillingsprocesser-uden at bekymre sig om gittertilpasning eller overførsel," siger Kéna-Cohen.
For det andet viser deres film en ekstrem stærk dobbeltbrydning sammenlignet med de fleste almindelige fotoniske materialer. "Denne dobbeltbrydning er så stærk, at den giver os mulighed for at fasematch 'gratis', hvis vi bruger interaktioner mellem forskelligt polariserede tilstande, fordi de forskellige polarisationer vil se forskellige brydningsindekser," siger han. "Det betyder, at vi kan konstruere meget effektive enheder uden at skulle bruge elektroder til poling eller at skulle bruge mere komplicerede arkitekturer."
De brugte deres tilgang til at demonstrere det enkleste eksempel på en anden-ordens ikke-lineær proces: Anden-harmonisk generation, også kaldet frekvensfordobling. For at gøre det fremstillede forskerne en bølgeleder, der konverterer kontinuerligt-bølgetelekommunikationslys til synligt lys (se figuren nedenfor).
Et andet koncept involveret i designet af anden-ordens ikke-lineære fotoniske komponenter er et fasetilpasningskrav-fasehastigheden af de interagerende lysbølger skal matche for at undgå destruktive interferenseffekter. "Desværre forhindrer det faktum, at alle materialer har spredning automatisk dette, så smarte tricks skal bruges til fasetilpasning. I lithiumniobat er en almindelig tilgang at bruge elektroder langs udbredelsesretningen for at vende domæneorienteringen -alias elektrisk feltpoling."
Fordele: Deponeres direkte på-chip, dobbeltbrydning
Holdets tilgang bringer to vigtige fordele. "For det første kan vores organiske tynde film deponeres direkte på enhver chip ved at bruge standard tørre fremstillingsprocesser-uden at bekymre sig om gittertilpasning eller overførsel," siger Kéna-Cohen.
For det andet viser deres film en ekstrem stærk dobbeltbrydning sammenlignet med de fleste almindelige fotoniske materialer. "Denne dobbeltbrydning er så stærk, at den giver os mulighed for at fasematch 'gratis', hvis vi bruger interaktioner mellem forskelligt polariserede tilstande, fordi de forskellige polarisationer vil se forskellige brydningsindekser," siger han. "Det betyder, at vi kan konstruere meget effektive enheder uden at skulle bruge elektroder til poling eller at skulle bruge mere komplicerede arkitekturer."
De brugte deres tilgang til at demonstrere det enkleste eksempel på en anden-ordens ikke-lineær proces: Anden-harmonisk generation, også kaldet frekvensfordobling. For at gøre det fremstillede forskerne en bølgeleder, der konverterer kontinuerligt-bølgetelekommunikationslys til synligt lys (se figuren nedenfor).
