Illustrazione schematica di un modulo microlaser integrato a controllo elettrico per l'integrazione ibrida optoelettronica. Brevemente, questo modulo è progettato per essere un risonatore polimerico termosensibile sopra un circuito di riscaldamento metallico a scala di chip. La tensione viene applicata in piano con il trasporto di corrente per fornire un campo termico locale, che induce la variazione della lunghezza d'onda laser dei microrisonatori drogati con colorante superiore. Credito:©Science China Press
L'integrazione optoelettronica offre una strategia promettente per ottenere contemporaneamente i meriti di elettroni e fotoni quando servono come vettori di informazioni, compresa la comunicazione ad alta densità e l'elaborazione delle informazioni ad alta velocità, aprendo la strada ai circuiti integrati (IC) di nuova generazione.
La domanda sempre crescente di larghezza di banda e densità di informazioni nei circuiti integrati richiede dispositivi micro/nano funzionali che possono essere fabbricati in circuiti integrati 3D, che è auspicabile per le loro prestazioni migliorate nell'elaborazione dei dati con un consumo inferiore. In circuiti così altamente integrati, però, modulazione elettrica selettiva di dispositivi ottici micro/nanoscala specifici, comprese sorgenti luminose e guide d'onda, è un requisito fondamentale per ottenere elementi integrati più funzionali e più compatti, ma è ostacolato dalla non linearità riscontrata negli attuali materiali elettro-ottici.
Scrittura diretta con laser a femtosecondi (FsLDW), come una delle tecniche di stampa 3D, consente la costruzione diretta e indirizzabile di dispositivi optoelettronici integrati 3-D che utilizzano composti organici con caratteristiche polimerizzate a due fotoni. Con la flessibilità del doping, le microstrutture polimerizzate possono essere facilmente incorporate con molecole di colorante organico per produrre dispositivi funzionali, come sorgenti laser coerenti. Inoltre, i polimeri organici possiedono un'eccellente reattività agli stimoli esterni, compresa la temperatura. Il loro grande coefficiente termo-ottico consente la realizzazione della sintonizzazione elettrica della lunghezza d'onda di risonanza con alta efficienza quando sono fabbricati in strutture di microcavità. L'incorporazione di microlaser polimerico termo-reattivo con microriscaldatore elettrico sottostante nel modo di fabbricazione 3-D può essere utilizzata come un efficace modulo microlaser ibrido con modulazione elettrica selettiva verso l'integrazione ottico-elettronica.
Ora, Il gruppo del professor Yong Sheng Zhao nell'Istituto di Chimica, L'Accademia cinese delle scienze ha dimostrato un modulo microlaser modulato elettricamente in situ basato su microdischi polimerici drogati con coloranti stampati in 3D, che è pubblicato in Scienza Cina Chimica .
L'effetto termo-ottico della matrice polimerica ha consentito la messa a punto delle modalità laser dal microdisk al riscaldamento. La designabilità della forma di FsLDW consente la fabbricazione di microstrutture di livello superiore per manipolare segnali luminosi, compresi i microdischi accoppiati a guida d'onda per il controllo remoto della luce e i risonatori a doppio microdisco accoppiati per la selezione della modalità laser. Quest'ultima microstruttura è stata ulteriormente integrata con un microriscaldatore elettrico sottostante.
Di conseguenza, la lunghezza d'onda di risonanza della cavità può essere spostata sulla base della variazione della lunghezza ottica controllata dal riscaldamento della resistenza attraverso l'effetto termo-ottico del materiale a matrice polimerica, che consente una modulazione elettrica della lunghezza d'onda di uscita del modulo microlaser stampato in 3D.
