TPA-QCN diendapkan melalui penguapan vakum untuk membentuk lapisan molekul yang secara spontan mengadopsi orientasi yang diinginkan. Penyelarasan ini memberikan respons nonlinier optik orde kedua-yang berarti berkas cahaya dapat berinteraksi saat melewatinya.
"Kami terinspirasi oleh karya indah yang dilakukan dalam bidang-dioda pemancar cahaya-organik (OLED) yang berbeda untuk tampilan," kata Kéna-Cohen, seorang profesor fisika teknik, serta Ketua Penelitian Kanada di Light-Matter Photonics. “Para peneliti menyadari bahwa kelas molekul tertentu secara otomatis menyelaraskan selama fabrikasi. Dalam kasus mereka, hal ini menyebabkan penumpukan tegangan yang biasanya mengganggu kinerja perangkat. Penumpukan tegangan ini, yang mengharuskan molekul polar untuk berorientasi pada arah yang diinginkan, adalah tanda pertama bahwa kita harus dapat menggunakan bahan serupa untuk optik nonlinier.”
Perangkat fotonik nonlinier-urutan kedua di depan
Silikon adalah platform dominan untuk fotonik terintegrasi saat ini, namun tidak baik untuk membuat modulator dan amplifier. "Salah satu bahan yang tidak dimiliki silikon untuk membuat modulator yang baik adalah efek Pockels, yang memungkinkan-medan listrik arus searah berinteraksi dengan medan listrik pada frekuensi optik-dan ini adalah contoh bagus dari-efek optik nonlinier orde kedua," jelas Kéna-Cohen. "Penguat dan osilator parametrik bergantung pada-nonlinier orde kedua. Untuk jenis efek ini, para insinyur perlu menggunakan material lain seperti litium niobate sebagai komponen yang berdiri sendiri atau melalui proses kompleks dalam mengintegrasikan keduanya."
Konsep lain yang terlibat dalam desain-komponen fotonik nonlinier orde kedua adalah persyaratan pencocokan fase-kecepatan fase gelombang cahaya yang berinteraksi harus sesuai untuk menghindari efek interferensi yang merusak. "Sayangnya, fakta bahwa semua bahan memiliki dispersi secara otomatis mencegah hal ini, jadi trik cerdas perlu digunakan untuk pencocokan fase. Dalam litium niobate, pendekatan yang umum adalah menggunakan elektroda sepanjang arah propagasi untuk membalik orientasi domain-alias poling medan listrik."
Keuntungan: Disimpan pada-chip secara langsung, birefringence
Pendekatan tim ini membawa dua keuntungan utama. "Pertama, film tipis organik kami dapat disimpan langsung ke chip apa pun dengan menggunakan proses fabrikasi kering standar-tanpa mengkhawatirkan pencocokan kisi atau transfer," kata Kéna-Cohen.
Kedua, film mereka menunjukkan birefringence yang sangat kuat dibandingkan dengan material fotonik pada umumnya. “Birefringence ini sangat kuat sehingga memungkinkan kita melakukan pencocokan fase 'gratis' jika kita menggunakan interaksi antara mode terpolarisasi berbeda, karena polarisasi berbeda akan menghasilkan indeks bias berbeda,” katanya. “Ini berarti kita dapat merekayasa perangkat yang sangat efisien, tanpa memerlukan elektroda untuk poling atau harus menggunakan arsitektur yang lebih rumit.”
Mereka menggunakan pendekatan mereka untuk mendemonstrasikan contoh paling sederhana dari proses-nonlinier orde kedua: Pembangkitan-harmonik kedua, alias penggandaan frekuensi. Untuk melakukannya, para peneliti membuat pandu gelombang yang mengubah-cahaya telekomunikasi gelombang kontinu menjadi cahaya tampak (lihat gambar di bawah).
Konsep lain yang terlibat dalam desain-komponen fotonik nonlinier orde kedua adalah persyaratan pencocokan fase-kecepatan fase gelombang cahaya yang berinteraksi harus sesuai untuk menghindari efek interferensi yang merusak. "Sayangnya, fakta bahwa semua bahan memiliki dispersi secara otomatis mencegah hal ini, jadi trik cerdas perlu digunakan untuk pencocokan fase. Dalam litium niobate, pendekatan yang umum adalah menggunakan elektroda sepanjang arah propagasi untuk membalik orientasi domain-alias poling medan listrik."
Keuntungan: Disimpan pada-chip secara langsung, birefringence
Pendekatan tim ini membawa dua keuntungan utama. "Pertama, film tipis organik kami dapat disimpan langsung ke chip apa pun dengan menggunakan proses fabrikasi kering standar-tanpa mengkhawatirkan pencocokan kisi atau transfer," kata Kéna-Cohen.
Kedua, film mereka menunjukkan birefringence yang sangat kuat dibandingkan dengan material fotonik pada umumnya. “Birefringence ini sangat kuat sehingga memungkinkan kita melakukan pencocokan fase 'gratis' jika kita menggunakan interaksi antara mode terpolarisasi berbeda, karena polarisasi berbeda akan menghasilkan indeks bias berbeda,” katanya. “Ini berarti kita dapat merekayasa perangkat yang sangat efisien, tanpa memerlukan elektroda untuk poling atau harus menggunakan arsitektur yang lebih rumit.”
Mereka menggunakan pendekatan mereka untuk mendemonstrasikan contoh paling sederhana dari proses-nonlinier orde kedua: Pembangkitan-harmonik kedua, alias penggandaan frekuensi. Untuk melakukannya, para peneliti membuat pandu gelombang yang mengubah-cahaya telekomunikasi gelombang kontinu menjadi cahaya tampak (lihat gambar di bawah).
