Makellosigkeit trotz Imperfektion

Schematische Darstellung des photonisch integrierten Schaltkreises für die Polarisationsmetrologie. - Bild: Uni Graz / Stockinger

Forschende der OpNaQ-Gruppe (Banzer) an der Universität Graz haben gemeinsam mit internationalen Partnern einen miniaturisierten photonischen Chip aus Siliziumnitrid demonstriert, der die Polarisation von sichtbarem Licht präzise messen kann, selbst wenn einige seiner eigenen Komponenten nicht perfekt sind. Die kürzlich in Advanced Photonics Nexus veröffentlichte Arbeit zeigt eine neue Klasse passiver, kompakter und schneller On-Chip-Polarimeter, die für Anwendungen von der biomedizinischen Bildgebung bis hin zu Quantenkommunikation entwickelt wurden.

Im Zentrum des On-Chip-Polarimeters steht ein kompakter gitterbasierter Polarisationssplitter, der zwei lineare Polarisationskomponenten aus dem Freiraum in getrennte Wellenleiter auf dem Chip lenkt. Diese Signale werden anschließend durch ein Netzwerk passiver Interferometer analysiert, sodass der vollständige Polarisationszustand allein anhand von Intensitätsmessungen rekonstruiert werden kann; bewegliche Teile, Modulatoren oder aktive Abstimmung sind nicht erforderlich.

Da eine extreme Miniaturisierung solche Komponenten in ihrer Leistungsfähigkeit einschränken und empfindlicher gegenüber Abweichungen machen kann, entwickelten die Forschenden eine robuste Kalibrationsmethode, die Unvollkommenheiten in den polarisationsaufspaltenden Eigenschaften der Gitterkoppler sowie Fertigungstoleranzen von Wellenleitern und Phasenschiebern kompensiert. Mithilfe eines programmierbaren Generators für Polarisationszustände kann der Chip vollständig kalibriert werden, wodurch hochpräzise Polarisationsmessungen beliebiger Eingangszustände ermöglicht werden.

Dieser Fortschritt ebnet den Weg für skalierbare, kostengünstige und schnelle polarimetrische Sensoren, sowie zukünftige 2D-Detektorarrays für die bildgebende Polarimetrie im sichtbaren Spektrum.

Link zur Publikation:
https://www.spiedigitallibrary.org/90f072ad-89a6-4d76-94a6-16ce92843e04

Kontakt:
Peter Banzer, peter.banzer(at)uni-graz.at

Zusätzliche Links:
https://structured-matter.com/
https://opnaq.uni-graz.at/en/research/

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