TPA{0}}QCN از طریق تبخیر خلاء رسوب میکند تا لایهای از مولکولها را تشکیل دهد که بهطور خود به خود یک جهت ترجیحی را اتخاذ میکنند. این همترازی یک پاسخ نوری غیرخطی مرتبه دوم-را به آن ارائه میکند، به این معنی که پرتوهای نور میتوانند در حین عبور از آن برهم کنش داشته باشند.
Kéna-کوهن، پروفسور فیزیک مهندسی و همچنین کرسی تحقیقاتی کانادا در نور{{3} فوتونیک ماده، میگوید: «ما از کارهای زیبایی که در زمینه کاملاً متفاوت انجام میشد-نور ارگانیک-دیودهای ساطع کننده نور آلی-برای نمایشگرها الهام گرفتیم. "محققان متوجه شدند که کلاسهای خاصی از مولکولها به طور خودکار در حین ساخت همسو میشوند. در مورد آنها، این منجر به ایجاد ولتاژی میشود که معمولاً به عملکرد دستگاه آسیب میرساند. این افزایش ولتاژ، که به مولکولهای قطبی نیاز دارد تا در جهت ترجیحی قرار گیرند، اولین نشانهای بود که ما باید بتوانیم از مواد مشابه برای اپتیک غیرخطی استفاده کنیم."
مرتبه دوم -دستگاههای فوتونیک غیرخطی پیش رو
سیلیکون امروزه پلتفرم غالب برای فوتونیک یکپارچه است، اما برای ساخت مدولاتورها و تقویت کننده ها خوب نیست. Kéna-کوهن توضیح میدهد: «یکی از مواد تشکیلدهنده سیلیکون که برای ایجاد تعدیلکنندههای خوب وجود ندارد، اثر Pockels است که به یک میدان الکتریکی مستقیم{1}جریان اجازه میدهد با یک میدان الکتریکی در فرکانسهای نوری تعامل داشته باشد-و این نمونه خوبی از یک اثر نوری غیرخطی مرتبه دوم است.» "تقویتکنندهها و نوسانگرهای پارامتریک به غیرخطیهای{6} مرتبه دوم تکیه میکنند. برای این نوع اثرات، مهندسان باید از مواد دیگری مانند لیتیوم نیوبات یا به عنوان اجزای مستقل استفاده کنند یا فرآیند پیچیده ادغام این دو را طی کنند."
مفهوم دیگری که در طراحی مولفههای فوتونیک غیرخطی مرتبه دوم دخیل است، الزام تطبیق فاز است-برای جلوگیری از اثرات تداخل مخرب، باید سرعت فاز امواج نوری متقابل مطابقت داشته باشد. "متاسفانه، این واقعیت که همه مواد پراکندگی دارند به طور خودکار از این امر جلوگیری می کند، بنابراین باید از ترفندهای هوشمندانه برای تطبیق فاز استفاده کرد. در نیوبات لیتیوم، یک رویکرد رایج استفاده از الکترودها در امتداد جهت انتشار برای چرخاندن جهت دامنه-معروف به قطب میدان الکتریکی است."
مزایا: به طور مستقیم روی تراشه- واریز می شود، دوشکستگی
رویکرد تیم دو مزیت کلیدی به همراه دارد. Kéna-کوهن میگوید: «اول، لایههای نازک آلی ما میتوانند مستقیماً با استفاده از فرآیندهای تولید خشک استاندارد{1}}بدون نگرانی در مورد تطبیق یا انتقال شبکه، روی هر تراشهای قرار گیرند.
دوم، فیلمهای آنها انکسار دوگانه بسیار قوی را در مقایسه با اکثر مواد فوتونیک رایج نشان میدهند. او میگوید: «این انکسار مضاعف آنقدر قوی است که به ما امکان میدهد در صورت استفاده از برهمکنشهای بین حالتهای قطبیشده متفاوت، تطبیق فاز را «رایگان» انجام دهیم، زیرا قطبشهای مختلف ضرایب شکست متفاوتی را مشاهده میکنند. این بدان معناست که ما میتوانیم دستگاههای بسیار کارآمد را بدون نیاز به الکترود برای قطببندی یا استفاده از معماریهای پیچیدهتر مهندسی کنیم.»
آنها از رویکرد خود برای نشان دادن سادهترین مثال از یک فرآیند غیرخطی مرتبه دوم-استفاده کردند: دومین-تولید هارمونیک، با نام مستعار دو برابر شدن فرکانس. برای انجام این کار، محققان یک موجبر ساختند که نور امواج مخابراتی پیوسته-را به نور مرئی تبدیل میکند (شکل زیر را ببینید).
مفهوم دیگری که در طراحی مولفههای فوتونیک غیرخطی مرتبه دوم دخیل است، الزام تطبیق فاز است-برای جلوگیری از اثرات تداخل مخرب، باید سرعت فاز امواج نوری متقابل مطابقت داشته باشد. "متاسفانه، این واقعیت که همه مواد پراکندگی دارند به طور خودکار از این امر جلوگیری می کند، بنابراین باید از ترفندهای هوشمندانه برای تطبیق فاز استفاده کرد. در نیوبات لیتیوم، یک رویکرد رایج استفاده از الکترودها در امتداد جهت انتشار برای چرخاندن جهت دامنه-معروف به قطب میدان الکتریکی است."
مزایا: به طور مستقیم روی تراشه- واریز می شود، دوشکستگی
رویکرد تیم دو مزیت کلیدی به همراه دارد. Kéna-کوهن میگوید: «اول، لایههای نازک آلی ما میتوانند مستقیماً با استفاده از فرآیندهای تولید خشک استاندارد{1}}بدون نگرانی در مورد تطبیق یا انتقال شبکه، روی هر تراشهای قرار گیرند.
دوم، فیلمهای آنها انکسار دوگانه بسیار قوی را در مقایسه با اکثر مواد فوتونیک رایج نشان میدهند. او میگوید: «این انکسار مضاعف آنقدر قوی است که به ما امکان میدهد در صورت استفاده از برهمکنشهای بین حالتهای قطبیشده متفاوت، تطبیق فاز را «رایگان» انجام دهیم، زیرا قطبشهای مختلف ضرایب شکست متفاوتی را مشاهده میکنند. این بدان معناست که ما میتوانیم دستگاههای بسیار کارآمد را بدون نیاز به الکترود برای قطببندی یا استفاده از معماریهای پیچیدهتر مهندسی کنیم.»
آنها از رویکرد خود برای نشان دادن سادهترین مثال یک فرآیند غیرخطی مرتبه دوم-استفاده کردند: تولید هارمونیک دوم، با نام مستعار دو برابر شدن فرکانس. برای انجام این کار، محققان یک موجبر ساختند که نور امواج مخابراتی پیوسته-را به نور مرئی تبدیل میکند (شکل زیر را ببینید).
