L'Institut national des technologies de l'information et des communications a développé avec succès un modulateur optique très efficace utilisant un polymère électro-optique organique (ci-après dénommé polymère EO) pour la lumière visible. Les modulateurs optiques polymères EO conventionnels pourraient fonctionner dans le proche infrarouge (longueur d'onde 1 550 nm, etc.), mais ils ne pourraient pas être utilisés pour la lumière visible (longueur d'onde 380 nm à 780 nm) en raison de la grande perte d'absorption. NICT a développé un polymère EO qui subit une faible perte d'absorption dans la lumière visible et a le grand coefficient électro-optique requis pour le modulateur optique. Nous avons fabriqué un modulateur optique à l'aide de ce polymère EO par technologie de microfabrication et actionné le modulateur optique en lumière visible (rouge, longueur d'onde 640 nm). Le modulateur optique démontré pour la lumière visible est plus petit et plus efficace que le modulateur optique polymère EO conventionnel pour la lumière proche infrarouge.

Ce modulateur optique polymère EO pour la lumière visible devrait être appliqué aux dispositifs d'affichage de nouvelle génération tels que les écrans stéréoscopiques et les lunettes intelligentes. La recherche a été publiée dans Optics Express .

La croissance du trafic Internet mondial a entraîné la demande de réseaux optiques hautes performances. NICT développe un modulateur optique haute vitesse et basse tension utilisant un polymère EO. Les modulateurs optiques qui convertissent les signaux électriques en signaux optiques sont des dispositifs clés pour les télécommunications. Par rapport aux modulateurs optiques conventionnels en niobate de lithium, les modulateurs optiques en polymère EO ne peuvent être utilisés qu'avec une lumière proche infrarouge pour les communications optiques.

Dans cette recherche, nous avons développé avec succès un polymère EO qui a une faible absorption et un coefficient électro-optique élevé dans la lumière visible. Ce résultat a été obtenu grâce à la technologie de mesure précise et à la conception moléculaire de NICT basées sur la vaste bibliothèque de structures moléculaires accumulée au fil de nombreuses années. En concevant la structure de la molécule EO pour qu'elle soit courte et rigide afin de supprimer la perte d'absorption à la lumière visible, ce polymère EO a moins de 1/20 000 de perte d'absorption que le polymère EO conventionnel et est disponible pour la lumière visible.

NICT a conçu et fabriqué une structure d'interféromètre Mach-Zehnder en utilisant un processus de microfabrication. La taille du guide d'onde pour fonctionner à la lumière visible est nécessairement plus petite qu'un modulateur optique classique pour la lumière proche infrarouge. Nous avons adopté un guide d'onde de type ridge qui garantit un mode unique même si la largeur du guide d'onde est relativement grande. Par conséquent, bien qu'un traitement de haute précision soit requis, la tolérance de fabrication est assouplie.

Un signal électrique a été ajouté au modulateur optique développé et l'opération de modulation a été évaluée. En conséquence, le facteur de mérite des modulateurs optiques était de 0,52 Vcm à une longueur d'onde de 640 nm (couleur rouge). Ce résultat est inférieur au tiers du facteur de mérite traditionnel, ce qui signifie une efficacité extrême (petite taille et faible tension de commande). De plus, la longueur d'onde de fonctionnement est nettement plus courte qu'auparavant.

Perspectives d'avenir

Ce résultat de recherche est une réalisation pionnière qui peut apporter des innovations dans le contrôle du faisceau lumineux et la technologie d'affichage. Le modulateur optique qui peut contrôler la phase de la lumière de propagation peut être utilisé pour un réseau optique en phase. Le réseau optique phasé pour la lumière visible peut être disponible pour les affichages stéréoscopiques. On peut s'attendre à ce que des dispositifs d'affichage compacts et très efficaces soient montés dans des terminaux portables de nouvelle génération tels que des lunettes intelligentes. De plus, un photodétecteur à base de silicium à faible coût peut être utilisé avec la lumière visible, ce qui entraîne une réduction des coûts de l'ensemble du système.

"Je continuerai à promouvoir la recherche et le développement du réseau optique phasé pour l'affichage de nouvelle génération", a déclaré Kamada Shun. Nous viserons également à développer des polymères EO pour le vert et le bleu, et à étendre leurs applications aux écrans stéréoscopiques en couleur. + Explorer plus loin

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