TPA-QCN は真空蒸着によって堆積され、自発的に優先配向を採用する分子の層を形成します。この配置により、二次光学非線形応答が提供されます。つまり、光線が通過中に相互作用する可能性があります。-
「私たちは、ディスプレイ用の-有機発光ダイオード-というまったく異なる分野で行われている美しい研究に触発されました」と工学物理学の教授であり、光-物質フォトニクスのカナダ研究委員長でもあるケナ・コーエン氏は言います。 「研究者らは、特定のクラスの分子が製造中に自動的に整列することに気づきました。研究者の場合、これが通常デバイスの性能に悪影響を与える電圧の蓄積につながります。この電圧の蓄積は、極性分子が優先方向に沿って配向することを必要とするため、非線形光学に同様の材料を使用できるはずであるという最初の兆候でした。」
先行する二次-非線形フォトニックデバイス
シリコンは今日の統合フォトニクスの主要なプラットフォームですが、変調器や増幅器の製造には適していません。 「優れた変調器を作るためにシリコンに欠けている要素の 1 つはポッケルス効果です。これにより、直流電場が光周波数の電場と相互作用することができます。{{1}これは、二次非線形光学効果の良い例です。{{3}」とケーナ コーエン氏は説明します。- 「パラメトリック増幅器と発振器は、二次の非線形性に依存しています。この種の効果の場合、エンジニアはニオブ酸リチウムなどの他の材料をスタンドアロンのコンポーネントとして使用するか、この 2 つを統合する複雑なプロセスを経る必要があります。」
二次非線形フォトニック コンポーネントの設計に関係するもう 1 つの概念は、位相整合要件です。-相殺的な干渉効果を回避するには、相互作用する光波の位相速度を一致させる必要があります。 「残念ながら、すべての材料が分散を持っているという事実により、これは自動的に妨げられるため、位相整合には賢いトリックを使用する必要があります。ニオブ酸リチウムの場合、一般的なアプローチは、伝播方向に沿って電極を使用してドメインの方向を反転させることです-。別名、電界ポーリングです。」
利点: チップ上に直接堆積、複屈折
チームのアプローチは 2 つの重要な利点をもたらします。 「第一に、当社の有機薄膜は、標準的な乾式製造プロセスを使用して、格子整合や転写を心配することなく、あらゆるチップ上に直接堆積できます。-」と Kéna- Cohen 氏は言います。
第二に、彼らのフィルムは、最も一般的なフォトニック材料と比較して非常に強い複屈折を示します。 「この複屈折は非常に強いので、異なる偏光モード間の相互作用を利用すれば『無料で』位相整合が可能になります。なぜなら、異なる偏光では異なる屈折率が見られるからです。」と彼は言います。 「これは、ポーリングのための電極を必要としたり、より複雑なアーキテクチャを使用したりすることなく、非常に効率的なデバイスを設計できることを意味します。」
彼らは、自分たちのアプローチを使用して、二次非線形プロセスの最も単純な例である二次高調波発生、別名周波数 2 倍を実証しました。{0}{1}これを行うために、研究者らは連続波通信光を可視光に変換する導波路を作製しました（下図を参照）。{6}
二次非線形フォトニック コンポーネントの設計に関係するもう 1 つの概念は、位相整合要件です。-相殺的な干渉効果を回避するには、相互作用する光波の位相速度を一致させる必要があります。 「残念ながら、すべての材料が分散を持っているという事実により、これは自動的に妨げられるため、位相整合には賢いトリックを使用する必要があります。ニオブ酸リチウムの場合、一般的なアプローチは、伝播方向に沿って電極を使用してドメインの方向を反転させることです-。別名、電界ポーリングです。」
利点: チップ上に直接堆積、複屈折
チームのアプローチは 2 つの重要な利点をもたらします。 「第一に、当社の有機薄膜は、標準的な乾式製造プロセスを使用して、格子整合や転写を心配することなく、あらゆるチップ上に直接堆積できます。-」と Kéna- Cohen 氏は言います。
第二に、彼らのフィルムは、最も一般的なフォトニック材料と比較して非常に強い複屈折を示します。 「この複屈折は非常に強いので、異なる偏光モード間の相互作用を利用すれば『無料で』位相整合が可能になります。なぜなら、異なる偏光では異なる屈折率が見られるからです。」と彼は言います。 「これは、ポーリングのための電極を必要としたり、より複雑なアーキテクチャを使用したりすることなく、非常に効率的なデバイスを設計できることを意味します。」
彼らは、自分たちのアプローチを使用して、二次非線形プロセスの最も単純な例である二次高調波発生、別名周波数 2 倍を実証しました。{0}{1}これを行うために、研究者らは連続波通信光を可視光に変換する導波路を作製しました（下図を参照）。{6}
