Un equipo de investigación de la Universidad de Stanford anunció que había fabricado con éxito un eficaz aislador láser ultrafino pasivo con silicio.
Los circuitos integrados basados en silicio seguirán la Ley de Moore y pueden impulsar el progreso de la tecnología de semiconductores. Con la llegada de los circuitos integrados fotónicos, los investigadores han ido más allá de la arquitectura de circuitos tradicional. Sin embargo, la falta de una fuente láser de chip de silicio estable y confiable siempre ha sido un obstáculo importante que limita el potencial de los circuitos integrados fotónicos de silicio: cada rayo láser necesita un aislador para volverlo inestable y evitar que la retroflexión ingrese al láser.
La fibra óptica tradicional y los grandes sistemas ópticos suelen utilizar aisladores ópticos con efecto Faraday para el mantenimiento del láser. Aunque este método se puede volver a aplicar en el chip, su escalabilidad sigue siendo pobre porque es incompatible con la tecnología de semiconductores de óxido de metal complementario (CMOS). Por otro lado, los científicos también han avanzado en la fabricación de aisladores no magnéticos (independientes del efecto Faraday), pero esto conducirá a la complejidad y el consumo de energía de todo el sistema.
En su artículo publicado en Nature Photonics, los investigadores de la Universidad de Stanford propusieron que el aislador ideal debería ser completamente pasivo y no magnético para lograr escalabilidad y compatibilidad sin problemas con la tecnología CMOS.
Crearon un aislador pasivo efectivo a nivel de chip utilizando material de silicio, que se puede colocar en una capa de material semiconductor cientos de veces más delgada que una hoja de papel. Este aislador de onda continua integrado, hecho de nitruro de silicio (SiN), un material semiconductor general que es fácil de producir en masa, tiene un efecto Kerr.
El efecto Kerr indica que los materiales isotrópicos se vuelven birrefringentes bajo la acción de un campo eléctrico, y el campo eléctrico causado por la luz provocará un cambio en el índice de refracción del material, que es proporcional a la irradiación de la luz. Este último efecto se vuelve más significativo en el rayo láser de igual intensidad.
Los resultados de la investigación del equipo anterior muestran que el efecto Kerr en el anillo de SiN rompe la degeneración entre los modos en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario a las agujas del reloj y permite que las ondas se transmitan de forma asimétrica. El rayo láser principal atraviesa el anillo de SiN, lo que hace que los fotones giren en el sentido de las agujas del reloj alrededor del anillo. Al mismo tiempo, el haz reflejado hace que el fotón gire en sentido antihorario. La circulación en el anillo conduce a la acumulación de energía. El aumento de potencia afectará al haz más débil (en este caso, el haz reflejado) y el haz más fuerte no se verá afectado.
Jelena Vukovovic, profesora de ingeniería eléctrica en la Universidad de Stanford y autora principal de investigación, y su equipo establecieron un prototipo como prueba de concepto y demostraron el acoplamiento de dos aisladores de anillo en cascada para lograr un rendimiento superior. También informaron que podían equilibrar el aislamiento y la pérdida relacionados con el acoplamiento del resonador de anillo cambiando el acoplamiento.
A continuación, los investigadores planean estudiar más los aisladores con diferentes frecuencias ópticas y trabajarán para reducir estos componentes para explorar otras aplicaciones de los aisladores a nivel de chip.
Fuente de desemana.com
