Une équipe de recherche de l'Université de Stanford a annoncé qu'elle avait fabriqué avec succès un isolateur laser passif ultra-mince efficace avec du silicium.
Les circuits intégrés à base de silicium suivront la loi de Moore et pourront faire progresser la technologie des semi-conducteurs. Avec l'avènement des circuits intégrés photoniques, les chercheurs sont allés au-delà de l'architecture de circuit traditionnelle. Cependant, l'absence d'une source laser à puce de silicium stable et fiable a toujours été un obstacle majeur limitant le potentiel des circuits intégrés photoniques au silicium - chaque faisceau laser a besoin d'un isolateur pour le rendre instable et empêcher la rétro-réflexion d'entrer dans le laser.
La fibre optique traditionnelle et les grands systèmes optiques utilisent souvent des isolateurs optiques à effet Faraday pour la maintenance du laser. Bien que cette méthode puisse être réappliquée sur la puce, sa scalabilité est encore médiocre car elle est incompatible avec la technologie semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire (CMOS). D'autre part, les scientifiques ont également fait des progrès dans la fabrication d'isolateurs non magnétiques (indépendants de l'effet Faraday), mais cela conduira à la complexité et à la consommation d'énergie de l'ensemble du système.
Dans leur article publié dans Nature Photonics, des chercheurs de l'Université de Stanford ont proposé que l'isolateur idéal soit complètement passif et non magnétique pour atteindre l'évolutivité et la compatibilité en douceur avec la technologie CMOS.
Ils ont créé un isolateur passif efficace au niveau de la puce en utilisant un matériau en silicium, qui peut être posé dans une couche de matériau semi-conducteur des centaines de fois plus mince qu'un morceau de papier. Cet isolateur à onde continue intégré, composé de nitrure de silicium (SiN), un matériau semi-conducteur général facile à produire en masse, a un effet Kerr.
L'effet Kerr indique que les matériaux isotropes deviennent biréfringents sous l'action d'un champ électrique, et le champ électrique causé par la lumière entraînera le changement d'indice de réfraction du matériau, qui est proportionnel à l'irradiance lumineuse. Ce dernier effet devient plus important dans le faisceau laser d'égale intensité.
Les résultats de recherche de l'équipe ci-dessus montrent que l'effet Kerr' dans l'anneau SiN rompt la dégénérescence entre les modes horaire et antihoraire et permet la transmission asymétrique des ondes. Le faisceau laser principal passe à travers l'anneau SiN, ce qui fait tourner les photons dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'anneau. En même temps, le faisceau réfléchi fait tourner le photon dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. La circulation dans l'anneau conduit à l'accumulation d'énergie. La puissance accrue affectera le faisceau le plus faible (dans ce cas, le faisceau réfléchi) et le faisceau le plus fort ne sera pas affecté.
Jelena Vukovovic, professeur de génie électrique à l'Université de Stanford et auteur principal de la recherche, et son équipe avaient établi un prototype comme preuve de concept et démontré le couplage de deux isolateurs annulaires en cascade pour obtenir des performances supérieures. Ils ont également signalé qu'ils pouvaient équilibrer l'isolement et la perte liés au couplage du résonateur en anneau en modifiant le couplage.
Ensuite, les chercheurs prévoient d'étudier plus avant les isolateurs avec différentes fréquences optiques et travailleront à réduire ces composants pour explorer d'autres applications des isolateurs au niveau de la puce.
Source à partir de ofweek.com
