Учёные ТУСУРа работают над технологией, которая позволит внести развитие в разработку элементной базы интегрально-оптических устройств

Разработка технологии, над которой в рамках гранта программы «УМНИК» работает старший преподаватель кафедры СВЧиКР, младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории волноводной, нелинейной оптики и голографии ТУСУРа Александр Безпалый, позволит при помощи лазерного излучения видимого диапазона создавать в поверхностно легированном кристалле ниобата лития волноводные и дифракционные структуры с различными характеристиками, функционирующие в оптическом и терагерцовом диапазонах.

Эта технология может быть использована для создания топологий волноводных и дифракционных структур с различными характеристиками в поверхностно легированных кристаллах ниобата лития. Инновационность разработки будет состоять в создании в кристаллах ниобата лития волноводных и дифракционных структур с различными характеристиками при помощи лазерного излучения.

В настоящее время большая часть информации передаётся, принимается и обрабатывается в оптическом диапазоне, поэтому во всём мире исследуются и разрабатываются способы создания и модификации волноводных и дифракционных структур, которые позволяют управлять световыми полями и изменять их характеристики. Это базовые элементы в конструкции гибридных и полностью оптических приборов и устройств: оптических модуляторов, делителей мощности, фильтров, преобразователей частоты, реализуемые на основе кристалла ниобата лития.

На сегодняшний день известны различные методы формирования волноводных и дифракционных структур в кристаллах ниобата лития. Александр Безпалый в своей работе остановился на лазерном индуцировании, которое обладает рядом преимуществ, хотя и требует дополнительных исследований.

«Это связано с формированием оптического барьера, ограничивающего распространение света по двум пространственным координатам. Такой подход требует высокоточного и дорогостоящего оборудования, что существенно усложняет технологическую реализацию метода лазерного индуцирования», — рассказывает учёный.

Для решения этой задачи он планирует создать условия, которые позволят реализовать волноводные структуры, формируя оптически индуцированный барьер светового излучения только по одной пространственной координате. Один из вариантов создания таких условий — индуцирование лазерным излучением волноводных структур в поверхностных областях кристаллов ниобата лития, легированных такими примесями, как железо (Fe) или медь (Cu). Это позволит ускорить процесс формирования необходимых структур, а также уменьшить затраты и объём расходуемого материала. К тому же, как отмечает разработчик, такой подход поможет повысить компактность интегрально-оптических устройств, что решит задачи по их миниатюризации.

«Исследования, которые планируется провести в рамках текущего проекта, не ограничиваются оптическим диапазоном. На сегодняшний день осваивается терагерцовый диапазон электромагнитного излучения, который лежит в пределах от 0,1 до 10 ТГц. И поскольку данный диапазон полностью не освоен для практических применений, исследуются возможности и способы реализации устройств, которые позволили бы использовать терагерцовые волны на практике, — отмечает Александр Безпалый. — Эту технологию я планирую применить как дополнительный способ создания и модификации характеристик оптических волноводных и дифракционных структур, так и для разработки элементной базы устройств терагерцового диапазона».

Итогом работы станет экспериментальный образец на базе поверхностно легированного медью кристалла ниобата лития с поточечно индуцированными волноводными и дифракционными структурами, функционирующими в оптическом и терагерцовом диапазонах.

Отмечается, что заинтересованность в результатах реализации проекта уже выразили такие компании, как «Кристалл Т» и «КрОМ».