Título
Mezcla de dos ondas en dispositivos híbridos: cristal líquido y semiconductor
Autor
CARLA JOSE BERROSPE RODRIGUEZ
Colaborador
RUBEN RAMOS GARCIA (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
In recent years, holographic hybrid devices (those formed by organic and inorganic
materials) have attracted a lot of attention recently due to the high efficiency holograms and
large two-beam coupling gain coefficient. Very important applications for this cells can be
obtain such like images amplification, logic gates, associative memories, etc. So far, the
reported hybrid devices operates on the visible based on expensive photorefractive
materials.
Of particular interest is the development of near-infrared and infrared sensitive devices
for its potential applications to optical communications. For this reason, in this work we
report the fabrication and characterization of hybrid devices based on semi-insulating
gallium arsenide (GaAs SI) and nematic liquid crystals (5CB). The liquid crystal (LC) is
sandwiched between two windows of GaAs SI. Elvamide thin film (~150 nm) is deposited
on the two 600 μm thick GaAs windows and unidirectionally rubbed. The LC is aligned
parallel to the rubbing direction and to the substrates, but with a pre-tilt angle, wich is
necessary in these devices.
The holograms were written with an interference pattern from a diode laser (λ=1.064
μm) on one of the inorganic windows. Photogenerated charge carriers on the bright fringes
diffuse to the dark fringes where are trapped leading to the formation of a space charge
distribution and as a result an space charge electric field appears. The evanescent field
penetrates in to LC, reorient its molecules and producing an index modulation p/2-shifted
respect to the space charge field. The recorded grating induces an exchange of energy from
one beam into the other, making possible the amplification of one beam at the expense of
the other. We measure the energy exchange for devices of different thickness as function of
the grating spacing and found that the two-beam coupling gain is increased by a large factor
compared to the holograms recorded on pure GaAs. This feature makes possible the
implementation of such devices in optic communication systems.
En años recientes los dispositivos híbridos han sido estudiados ampliamente debido a su
alta eficiencia y a un coeficiente de acoplamiento considerablemente alto, con esto, se
pueden obtener importantes aplicaciones tales como: amplificación de imágenes,
compuertas lógicas ópticas, memorias asociativas, etc. Hasta ahora, las únicas celdas de
esta clase reportadas han sido aquellas que operan en la región visible del espectro, con lo
cuál se requieren materiales fotorrefractivos de un costo muy elevado.
Existe un interés particular por desarrollar dispositivos que sean sensibles a la región del
infrarrojo cercano e infrarrojo para aplicaciones en sistemas de comunicaciones ópticas. Por
esta razón, en el trabajo presente se muestra la fabricación y caracterización de dispositivos
híbridos compuestos por dos ventanas fotorrefractivas inorgánicas de GaAs semiaislante
(GaAs SA), entre las cuales es colocada una capa de cristal líquido nemático (CL 5CB). Se
deposita una película delgada (~150 nm) de Elvamide sobre los sustratos de GaAs y se
aplica la técnica de rubbing de manera unidireccional, con esto las moléculas de CL se
distribuyen uniformemente en el sustrato con un ángulo de pre-inclinación, lo cual es
necesario en estos dispositivos.
Los hologramas fueron grabados con un diodo láser (λ=1.064 μm) formando un patrón
de interferencia en una de las ventanas inorgánicas. Los portadores de carga, fotogenerados
en las zonas brillantes, se difunden a las zonas oscuras del patrón creando una distribución
de carga espacial y en consecuencia un campo eléctrico. El campo evanescente proveniente
del GaAs penetra las moléculas de CL, con esto se obtiene un cambio en el índice de
refracción y el holograma creado en el dispositivo híbrido induce la amplificación de un
haz a expensas del otro.
Se midió el intercambio de energía para celdas con diferentes grosores en función del
periodo de la rejilla y se encontró que la ganancia de acoplamiento de dos haces incrementa
por un factor amplio comparado con hologramas grabados solamente en el fotorrefractivo,
con lo cual se abre la posibilidad de aplicar estos dispositivos en sistemas de
comunicaciones ópticas.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
noviembre de 2010
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
Berrospe-Rodriguez C.J.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
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