O Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicações desenvolveu com sucesso um modulador óptico altamente eficiente usando polímero eletro-óptico orgânico (doravante referido como polímero EO) ​​para luz visível. Os moduladores ópticos de polímero EO convencionais podem operar em luz infravermelha próxima (comprimento de onda de 1.550 nm, etc.), mas não podem ser usados ​​para luz visível (comprimento de onda de 380 nm a 780 nm) devido à grande perda de absorção. A NICT desenvolveu um polímero EO que sofre uma pequena perda de absorção na luz visível e possui o grande coeficiente eletro-óptico necessário para o modulador óptico. Fabricamos um modulador óptico usando este polímero EO por tecnologia de microfabricação e operamos o modulador óptico em luz visível (vermelho, comprimento de onda 640 nm). O modulador óptico demonstrado para luz visível é menor e mais eficiente do que o modulador óptico de polímero EO convencional para luz infravermelha próxima.
Espera-se que este modulador óptico de polímero EO para luz visível seja aplicado a dispositivos de exibição de próxima geração, como monitores estereoscópicos e óculos inteligentes. A pesquisa foi publicada na Optics Express .

O crescimento do tráfego global da Internet levou à demanda por redes ópticas de alto desempenho. A NCT está desenvolvendo um modulador óptico de alta velocidade e baixa tensão usando polímero EO. Os moduladores ópticos que convertem sinais elétricos em sinais ópticos são dispositivos chave para as telecomunicações. Em comparação com os moduladores ópticos convencionais de niobato de lítio, os moduladores ópticos de polímero EO só podem ser usados ​​com luz infravermelha próxima para comunicações ópticas.

Nesta pesquisa, desenvolvemos com sucesso um polímero de EO que possui baixa absorção e alto coeficiente eletro-óptico em luz visível. Este resultado foi alcançado pela tecnologia de medição precisa e design molecular da NCT com base na vasta biblioteca de estrutura molecular acumulada ao longo de muitos anos. Ao projetar a estrutura da molécula de EO para ser curta e rígida para suprimir a perda de absorção na luz visível, este polímero de EO tem menos de 1/20.000 de perda de absorção do que o polímero de EO convencional e está disponível para luz visível.

A NCT projetou e fabricou uma estrutura de interferômetro Mach-Zehnder usando um processo de microfabricação. O tamanho do guia de onda para operar em luz visível é necessariamente menor do que um modulador óptico convencional para luz infravermelha próxima. Adotamos um guia de ondas do tipo cumeeira que garante um modo único, mesmo que a largura do guia de ondas seja relativamente grande. Como resultado, embora seja necessário um processamento de alta precisão, a tolerância de fabricação é relaxada.

Um sinal elétrico foi adicionado ao modulador óptico desenvolvido, e a operação de modulação foi avaliada. Como resultado, a figura de mérito dos moduladores ópticos foi de 0,52 Vcm em um comprimento de onda de 640 nm (cor vermelha). Este resultado é menos de um terço da figura de mérito tradicional, o que significa eficiência extrema (tamanho pequeno e baixa tensão de acionamento). Além disso, o comprimento de onda de operação é significativamente menor do que antes.

Perspectivas futuras

Este resultado de pesquisa é uma conquista pioneira que pode trazer inovações em controle de feixe de luz e tecnologia de exibição. O modulador óptico que pode controlar a fase de propagação da luz pode ser usado para uma matriz óptica faseada. O Phased Array óptico para luz visível pode estar disponível para displays estereoscópicos. Espera-se que dispositivos de exibição compactos e altamente eficientes sejam montados em terminais vestíveis de próxima geração, como óculos inteligentes. Além disso, um fotodetector de baixo custo à base de silício pode ser usado com luz visível, o que leva à redução de custos de todo o sistema.

"Continuarei a promover a pesquisa e o desenvolvimento da matriz óptica em fase para exibição de próxima geração", disse Kamada Shun. Também visaremos desenvolver polímeros de EO para verde e azul e expandir suas aplicações para displays estereoscópicos em cores. + Explorar mais

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