日本資訊通訊研究機構（NICT）未來ICT研究所5月30日宣佈，開發出了高效率的可見光用有機電光聚合體（EO聚合物）光調變器。與以往的近紅外光光用EO聚合物光調變器相比容更小、驅動電壓更低、效率更高，這種可見光用EO聚合物光調變器有望應用於立體顯示裝置和智慧眼鏡等新一代顯示裝置件。相關成果已於5月19日發佈在科學期刊《Optics Express》上。
圖1：新開發的可見光用EO聚合物光調變器的示意圖.。
入射光透過EO聚合物波導傳播，輸出與電訊號對應的燈火信號。（供圖：資訊通訊研究機構（NICT））
隨着資訊量的增加，需要開發更高速度和更大容量的光通訊技術。因此，NICT開始開發與採用鈮酸鋰的LN光調變器等傳統技術相比，速度更高、功耗更低的EO聚合物光調變器。
光調變器用於將電訊號轉換爲燈火信號，是資訊通訊等用途不可或缺的關鍵器件。不過，與LN光調變器相比，這種採用EO聚合物的光調變器存在只能用於光通訊波長區域的近紅外光光（波長爲1.550nm等）的問題。
另外，使用EO聚合物光調變器可以實施高速光束掃描，因此可用於立體顯示裝置等顯示裝置件，但需要能用於可見光（波長爲380nm～780nm）。
圖2：可見光用EO聚合物光調變器的截面圖。
爲施加電訊號，在EO聚合物波導的上部和下部分別設置了IZO（Indium Zinc Oxide）電極。（供圖：資訊通訊研究機構（NICT））
此次，NICT未來ICT研究所成功開發出了可用於波長比近紅外光光短的640nm紅色可見光，並且吸收損耗小、電光係數高的EO聚合物。這是透過NICT擁有的精確測量技術，以及基於長期以來積累的龐大分子結構庫的分子設計實施的。
爲抑制可見光吸收，設計的EO分子結構比較短而且難以彎曲，從而可以將可見光吸收降至常規EO聚合物的兩萬分之一以下，實施了在可見光中的使用。
此外，研究團隊還使用這種新的EO聚合物，設計了馬赫-曾德爾型干涉儀結構，並透過微細加工工藝製作了光調變器。爲了在可見光下工作，需要使波導的尺寸小於以往的近紅外光光調變器，因此採用了脊型波導，這樣即使光傳播的波導寬度相對比較大，也能確保單模。
這樣對應的結果，儘管需要進行高精度加工，但無需大幅改良常規的微細加工工藝就能實施此次的成果。研究團隊向此次開發的光調變器添加電訊號，評估了出射光的調變效果，應答在640nm的波長下，性能指數爲0.52V·cm。
640nm的波長遠遠短於近紅外光光（常規EO聚合物光調變器的工作波長），並且性能指數不到原來的三分之一，效率非常高（小型、低電壓）。
該研究所今後將利用此次開發的可見光用EO聚合物製作光學相控陣，並進行工作驗證，以實施顯示裝置件。另外，還計劃開發紅色以外的綠色和藍色用EO聚合物，並應用於立體顯示裝置等。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Optics Express
論文：Superiorly low half-wave voltage electro-optic polymer modulator for visible photonics
DOI：10.1364/OE.456271
