Импульсный лазер применен для создания кристаллических волноводов в стекле

Исследователи из Лехайского университета (штат Пенсильвания), Университета Киото (Япония) и Polytechnique Montreal (Канада) изготовили и продемонстрировали «первый в мире полнофункциональный монокристаллический волновод в стекле».

Это достижение, анонсированное в майском выпуске журнала Scientific Reports, приближает к реальности планы разработки фотонных интегральных схем (photonic integrated circuits, PIC) более дешевых, миниатюрных, экономичных и надежных, чем современные сети, использующие дискретные оптоэлектронные компоненты — волноводы, модуляторы, сплиттеры, фильтры, усилители — для транспортировки оптических сигналов.

Как заявили авторы статьи, замена систем из больших дискретных компонентов компактными и многофункциональными PIC, является главной тенденцией оптоэлектроники. Для реализации такого перехода необходимы новые методы изготовления 3D-PIC вместо традиционных фотолитографических, рассчитанных на планарную геометрию.

Стекло, используемое сегодня в оптических коммуникациях, из-за изотропно неупорядоченной атомной структуры не может передавать световые сигналы достаточно быстро, чтобы удовлетворить растущие потребности пересылки крупных объемов информации. Необходимыми качествами для транспортировки световых сигналов и манипулирования ими обладают кристаллы с оптической нелинейностью второго порядка. Ученые уже многие годы пытаются создать кристаллы в стекле, препятствующие рассеянию оптических сигналов. Задача осложнялась взаимоисключаемостью свойств стекла и кристалла.

Для создания таких кристаллов в стекле научная группа В Лехайском университете применила фемтосекундный импульсный лазер, широко используемый для микрохирургии глаза. Малая длительность и высокая эффективность импульса обеспечивали нелинейное оптическое поглощение в фокусной точке внутри стекла, обеспечивая локальное плавление и последующую кристаллизацию. Материалом для экспериментального образца послужил ферроэлектрик борогерманат лантана (LaBGeO₅).

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365