NICT开发有机电光聚合物光调制器,可用于下一代光学显示
2022-07-12 22:16:24   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

美国国家信息与通信技术研究所利用有机电光聚合物成功开发出了一种高效的可见光光调制器。这种用于可见光的EO聚合物光调制器有望应用于下一代显示设备,如立体显示和智能眼镜等。

 用于可见光的EO聚合物光调制器示意图。输入光通过EO聚合物波导传播,输出与电信号对应的光信号。

用于可见光的EO聚合物光调制器示意图。输入光通过EO聚合物波导传播,输出与电信号对应的光信号。

据麦姆斯咨询报道,美国国家信息与通信技术研究所(NICT)利用有机电光聚合物(以下简称:EO聚合物)成功开发出了一种高效的可见光光调制器。传统的EO聚合物光调制器可以在近红外波段工作,由于吸收损耗大,它们无法用于可见光(波长380 nm至780 nm)。

NICT开发的EO聚合物在可见光波段的吸收损耗较小,并且具有光调制器所需要的大电光系数。NICT利用这种EO聚合物通过微加工技术制备了一种能够在可见光(红光,波长640 nm)波段工作的光调制器。与用于近红外光的传统EO聚合物光调制器相比,用于可见光的光调制器更小、效率更高。

这种用于可见光的EO聚合物光调制器有望应用于下一代显示设备,如立体显示和智能眼镜等。这项研究成果已发表于近期的Optics Express。

全球互联网流量的增长助推了对高性能光网络的需求。NICT正在开发一种采用EO聚合物的高速、低电压光调制器。将电信号转换为光信号的光调制器是通信领域的关键设备。此前,与传统的铌酸锂光调制器相比,EO聚合物光调制器只能在近红外波段用于光通信。

在本研究中,NICT成功开发了一种在可见光下具有低吸收和高电光系数的EO聚合物。该研究成果基于NICT的精确测量技术,以及多年积累的庞大分子结构库的分子设计。通过将EO分子结构设计为短而刚性,以抑制可见光下的吸收损耗,这种EO聚合物的吸收损耗低于传统EO聚合物的1/20,000,从而可用于可见光。

用于可见光的EO聚合物光调制器剖面图。IZO(氧化铟锌)电极放置在波导的顶部和底部。

用于可见光的EO聚合物光调制器剖面图。IZO(氧化铟锌)电极放置在波导的顶部和底部。

NICT采用微加工工艺设计并制造了一种Mach-Zehnder干涉仪结构。在可见光波段工作的波导尺寸必然小于用于近红外光的传统光调制器。NICT采用脊型波导,即使波导的宽度相对较大,也能保证单模。因此,尽管需要高精度加工,但制造公差有所放宽。研究人员将电信号导入所开发的光调制器,评估了调制运行。结果,在640 nm波长(红色),该光调制器的品质因数为0.52 Vcm。该结果不到传统光调制器的三分之一,这意味着极高的效率(小尺寸和低驱动电压)。此外,工作波长明显更短。

光调制器的工作波长和品质因数之间的关系

光调制器的工作波长和品质因数之间的关系

未来前景

这是一项开创性的研究成果,带来了光束控制和显示技术的创新。能够控制传播光相位的光调制器可以用于光学相控阵。可见光光学相控阵可用于立体显示。紧凑且高效的显示设备有望用于智能眼镜等下一代可穿戴终端。此外,低成本的硅基光电探测器可以与可见光光调制器一起应用,从而降低整个系统的成本。

“我们将继续推动下一代显示用光学相控阵的研发。”这项研究成果的第一作者Shun Kamada说,“我们还将进一步开发应用于绿光和蓝光的EO聚合物,从而将其应用扩展到全彩立体显示。”

延伸阅读:

《AR/VR/MR光学元件技术及市场-2022版》 

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