日本信息通信研究机构（NICT）未来ICT研究所5月30日宣布，开发出了高效率的可见光用有机电光聚合物（EO高分子）光调制器。与以往的近红外光用EO高分子光调制器相比体积更小、驱动电压更低、效率更高，这种可见光用EO高分子光调制器有望应用于立体显示器和智能眼镜等新一代显示器件。相关成果已于5月19日发布在科学期刊《Optics Express》上。
图1：新开发的可见光用EO高分子光调制器的示意图.。
入射光通过EO高分子波导传播，输出与电信号对应的光信号。（供图：信息通信研究机构（NICT））
随着信息量的增加，需要开发更高速度和更大容量的光通信技术。因此，NICT开始开发与采用铌酸锂的LN光调制器等传统技术相比，速度更高、功耗更低的EO高分子光调制器。
光调制器用于将电信号转换为光信号，是信息通信等用途不可或缺的关键器件。不过，与LN光调制器相比，这种采用EO高分子的光调制器存在只能用于光通信波长区域的近红外光（波长为1.550nm等）的问题。
另外，使用EO高分子光调制器可以实现高速光束扫描，因此可用于立体显示器等显示器件，但需要能用于可见光（波长为380nm～780nm）。
图2：可见光用EO高分子光调制器的截面图。
为施加电信号，在EO高分子波导的上部和下部分别设置了IZO（Indium Zinc Oxide）电极。（供图：信息通信研究机构（NICT））
此次，NICT未来ICT研究所成功开发出了可用于波长比近红外光短的640nm红色可见光，并且吸收损耗小、电光系数高的EO高分子。这是通过NICT拥有的精确测量技术，以及基于长期以来积累的庞大分子结构库的分子设计实现的。
为抑制可见光吸收，设计的EO分子结构比较短而且难以弯曲，从而可以将可见光吸收降至常规EO高分子的两万分之一以下，实现了在可见光中的使用。
此外，研究团队还使用这种新的EO高分子，设计了马赫-曾德尔型干涉仪结构，并通过微细加工工艺制作了光调制器。为了在可见光下工作，需要使波导的尺寸小于以往的近红外光调制器，因此采用了脊型波导，这样即使光传播的波导宽度相对比较大，也能确保单模。
这样对应的结果，尽管需要进行高精度加工，但无需大幅改良常规的微细加工工艺就能实现此次的成果。研究团队向此次开发的光调制器添加电信号，评估了出射光的调制效果，确认在640nm的波长下，性能指数为0.52V·cm。
640nm的波长远远短于近红外光（常规EO高分子光调制器的工作波长），并且性能指数不到原来的三分之一，效率非常高（小型、低电压）。
该研究所今后将利用此次开发的可见光用EO高分子制作光学相控阵，并进行工作验证，以实现显示器件。另外，还计划开发红色以外的绿色和蓝色用EO高分子，并应用于立体显示器等。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Optics Express
论文：Superiorly low half-wave voltage electro-optic polymer modulator for visible photonics
DOI：10.1364/OE.456271
