Ilustração esquemática de um módulo de microlaser controlado eletricamente integrado para integração híbrida optoeletrônica. Brevemente, este módulo é projetado para ser um ressonador de polímero termo-responsivo no topo de um circuito de aquecimento de metal em escala de chip. A tensão é aplicada no plano com o transporte de corrente para fornecer campo térmico local, que induz a mudança do comprimento de onda do laser dos microrressonadores dopados com corante superior. Crédito:© Science China Press
A integração optoeletrônica oferece uma estratégia promissora para obter simultaneamente os méritos de elétrons e fótons quando eles servem como transportadores de informação, incluindo comunicação de alta densidade e processamento de informações de alta velocidade, pavimentando o caminho para os circuitos integrados (ICs) de próxima geração.
A demanda cada vez maior de largura de banda e densidade de informações em ICs exige dispositivos micro / nano funcionais que podem ser fabricados em ICs 3-D, o que é desejável por seu melhor desempenho no processamento de dados com menor consumo. Em tais circuitos altamente integrados, Contudo, modulação elétrica seletiva de dispositivos ópticos específicos em micro / nanoescala, incluindo fontes de luz e guias de ondas, é um requisito fundamental para produzir elementos integrados mais funcionais e mais compactos, mas é impedido pela não linearidade encontrada nos materiais eletro-ópticos atuais.
Gravação direta a laser de femtosegundo (FsLDW), como uma das técnicas de impressão 3-D, permite a construção direta e endereçável de dispositivos optoeletrônicos integrados 3-D utilizando compostos orgânicos com recursos polimerizados de dois fótons. Com flexibilidade de dopagem, as microestruturas polimerizadas podem ser prontamente incorporadas com moléculas de corante orgânico para produzir dispositivos funcionais, como fontes de laser coerentes. Adicionalmente, polímeros orgânicos possuem excelente capacidade de resposta a estímulos externos, incluindo temperatura. Seu grande coeficiente termo-óptico permite a realização da sintonia elétrica do comprimento de onda ressonante com alta eficiência quando são fabricados em estruturas de microcavidades. A incorporação de microlaser polimérico termo-responsivo com microaquecedor elétrico embaixo na forma de fabricação 3-D pode ser usada como um módulo de microlaser híbrido eficaz com modulação elétrica seletiva para integração óptico-eletrônica.
Agora, Grupo do professor Yong Sheng Zhao no Instituto de Química, A Academia Chinesa de Ciências demonstrou um módulo microlaser eletricamente modulado in situ com base em microdiscos poliméricos dopados com corante impressos em 3-D, que é publicado em Ciência Química da China .
O efeito termo-óptico da matriz polimérica permitiu o ajuste dos modos de laser do microdisco durante o aquecimento. A capacidade de design da forma do FsLDW permite a fabricação de microestruturas de alto nível para manipular os sinais de luz, incluindo os microdiscos acoplados a guia de ondas para controle remoto de luz e os ressonadores de microdisco duplo acoplados para seleção de modo de laser. A última microestrutura foi posteriormente integrada com um microaquecedor elétrico embaixo.
Como resultado, o comprimento de onda ressonante da cavidade pode ser deslocado com base na mudança de comprimento óptico controlado por aquecimento por resistência através do efeito termo-óptico de material de matriz polimérica, que permite uma modulação elétrica do comprimento de onda de saída do módulo microlaser impresso em 3-D.
