El TPA-QCN es diposita mitjançant evaporació al buit per formar una capa de molècules que adopten espontàniament una orientació preferida. Aquesta alineació li proporciona una resposta òptica no lineal de segon-ordre, la qual cosa significa que els feixos de llum poden interactuar mentre la travessen.
"Ens va inspirar el treball magnífic que s'està realitzant en un camp completament diferent-díodes emissors de llum orgànica- (OLED) per a pantalles", diu Kéna-Cohen, professora d'enginyeria física, així com la Càtedra de recerca de Canadà en fotònica de la matèria-. "Els investigadors es van adonar que certes classes de molècules s'alineen automàticament durant la fabricació. En el seu cas, això condueix a l'acumulació d'una tensió que normalment perjudica el rendiment del dispositiu. Aquesta acumulació de tensió, que requereix que les molècules polars s'orientin en una direcció preferent, va ser el primer senyal que hauríem de poder utilitzar materials similars per a l'òptica no lineal".
Dispositius fotònics no lineals de segon{0}ordre per endavant
El silici és la plataforma dominant per a la fotònica integrada avui dia, però no és bo per fabricar moduladors i amplificadors. "Un ingredient que falta al silici per fer bons moduladors és l'efecte Pockels, que permet que un camp elèctric-de corrent continu interaccioni amb un camp elèctric a freqüències òptiques-i és un bon exemple d'un efecte òptic no lineal de segon-ordre", explica Kéna-Cohen. "Els amplificadors i oscil·ladors paramètrics es basen en no linealitats de segon-ordre. Per a aquests tipus d'efectes, els enginyers han d'utilitzar altres materials com el niobat de liti com a components autònoms o passar pel complex procés d'integració dels dos".
Un altre concepte implicat en el disseny de components fotònics no lineals de segon{0}}ordre és un requisit de concordança de fases-la velocitat de fase de les ones de llum que interactuen ha de coincidir per evitar efectes d'interferència destructiu. "Desafortunadament, el fet que tots els materials tinguin dispersió ho impedeix automàticament, de manera que s'han d'utilitzar trucs intel·ligents per a la concordança de fases. En el niobat de liti, un enfocament comú és utilitzar elèctrodes al llarg de la direcció de propagació per capgirar l'orientació del domini-també coneguda com a poling del camp elèctric".
Avantatges: dipositat al-xip directament, birrefringència
L'enfocament de l'equip aporta dos avantatges clau. "En primer lloc, les nostres pel·lícules primes orgàniques es poden dipositar directament sobre qualsevol xip mitjançant processos estàndard de fabricació en sec-sense preocupar-se per la concordança o la transferència de la gelosia", diu Kéna-Cohen.
En segon lloc, les seves pel·lícules mostren una birrefringència extremadament forta en comparació amb els materials fotònics més comuns. "Aquesta birrefringència és tan forta que ens permet combinar fases 'gratuïtament' si fem servir interaccions entre modes de polarització diferent, perquè les diferents polaritzacions veuran diferents índexs de refracció", diu. "Vol dir que podem dissenyar dispositius molt eficients, sense necessitat d'elèctrodes per poling ni haver d'utilitzar arquitectures més complicades".
Van utilitzar el seu enfocament per demostrar l'exemple més senzill d'un procés no lineal de segon-ordre: la segona-generació harmònica, també coneguda com a duplicació de freqüència. Per fer-ho, els investigadors van fabricar una guia d'ones que converteix la llum-contínua de telecomunicacions en llum visible (vegeu la figura següent).
Un altre concepte implicat en el disseny de components fotònics no lineals de segon{0}}ordre és un requisit de concordança de fases-la velocitat de fase de les ones de llum que interactuen ha de coincidir per evitar efectes d'interferència destructiu. "Desafortunadament, el fet que tots els materials tinguin dispersió ho impedeix automàticament, de manera que s'han d'utilitzar trucs intel·ligents per a la concordança de fases. En el niobat de liti, un enfocament comú és utilitzar elèctrodes al llarg de la direcció de propagació per capgirar l'orientació del domini-també coneguda com a poling del camp elèctric".
Avantatges: dipositat al-xip directament, birrefringència
L'enfocament de l'equip aporta dos avantatges clau. "En primer lloc, les nostres pel·lícules primes orgàniques es poden dipositar directament sobre qualsevol xip mitjançant processos estàndard de fabricació en sec-sense preocupar-se per la concordança o la transferència de la gelosia", diu Kéna-Cohen.
En segon lloc, les seves pel·lícules mostren una birrefringència extremadament forta en comparació amb els materials fotònics més comuns. "Aquesta birrefringència és tan forta que ens permet combinar fases 'gratuïtament' si fem servir interaccions entre modes de polarització diferent, perquè les diferents polaritzacions veuran diferents índexs de refracció", diu. "Vol dir que podem dissenyar dispositius molt eficients, sense necessitat d'elèctrodes per poling ni haver d'utilitzar arquitectures més complicades".
Van utilitzar el seu enfocament per demostrar l'exemple més senzill d'un procés no lineal de segon-ordre: la segona-generació harmònica, també coneguda com a duplicació de freqüència. Per fer-ho, els investigadors van fabricar una guia d'ones que converteix la llum-contínua de telecomunicacions en llum visible (vegeu la figura següent).
