Sebuah tim peneliti dari Universitas Stanford mengumumkan bahwa mereka telah berhasil membuat isolator laser ultra-tipis pasif yang efektif dengan silikon.
Sirkuit terpadu berbasis silikon akan mengikuti Hukum Moore dan dapat mendorong kemajuan teknologi semikonduktor. Dengan munculnya sirkuit terintegrasi fotonik, para peneliti telah melampaui arsitektur sirkuit tradisional. Namun, kurangnya sumber laser chip silikon yang stabil dan andal selalu menjadi kendala utama yang membatasi potensi sirkuit terpadu fotonik silikon – setiap sinar laser memerlukan isolator untuk membuatnya tidak stabil dan mencegah pantulan balik memasuki laser.
Serat optik tradisional dan sistem optik besar sering menggunakan isolator optik dengan Efek Faraday untuk pemeliharaan laser. Meskipun metode ini dapat diterapkan kembali pada chip, skalabilitasnya masih buruk karena tidak kompatibel dengan teknologi semikonduktor oksida logam (CMOS) komplementer. Di sisi lain, para ilmuwan juga telah membuat kemajuan dalam membuat isolator nonmagnetik (terlepas dari Efek Faraday), namun hal ini akan menyebabkan kerumitan dan konsumsi daya seluruh sistem.
Dalam makalah mereka yang diterbitkan di Nature Photonics, para peneliti dari Universitas Stanford mengusulkan bahwa isolator yang ideal harus benar-benar pasif dan nonmagnetik untuk mencapai skalabilitas dan kompatibilitas yang lancar dengan teknologi CMOS.
Mereka menciptakan isolator level chip pasif yang efektif menggunakan bahan silikon, yang dapat diletakkan di lapisan bahan semikonduktor yang ratusan kali lebih tipis dari selembar kertas. Isolator gelombang kontinu terintegrasi ini, terbuat dari silikon nitrida (SiN), bahan semikonduktor umum yang mudah diproduksi secara massal, memiliki Efek Kerr.
Efek Kerr menunjukkan bahwa bahan isotropik menjadi birefringent di bawah aksi medan listrik, dan medan listrik yang disebabkan oleh cahaya akan menyebabkan perubahan indeks bias bahan, yang sebanding dengan radiasi cahaya. Efek terakhir menjadi lebih signifikan pada sinar laser dengan intensitas yang sama.
Hasil penelitian tim di atas menunjukkan bahwa Efek Kerr 'di cincin SiN memecah degenerasi antara mode searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam dan memungkinkan gelombang ditransmisikan secara asimetris. Sinar laser utama melewati cincin SiN, menyebabkan foton berputar searah jarum jam di sekitar cincin. Pada saat yang sama, sinar yang dipantulkan membuat foton berputar berlawanan arah jarum jam. Sirkulasi di dalam cincin menyebabkan akumulasi energi. Daya yang meningkat akan mempengaruhi sinar yang lebih lemah (dalam hal ini, sinar yang dipantulkan), dan sinar yang lebih kuat tidak akan terpengaruh.
Jelena Vukovovic, profesor teknik kelistrikan di Universitas Stanford dan penulis penelitian senior, dan timnya telah membuat prototipe sebagai bukti konsep dan mendemonstrasikan penggabungan dua isolator cincin dalam kaskade untuk mencapai kinerja yang unggul. Mereka juga melaporkan bahwa mereka dapat menyeimbangkan isolasi dan kehilangan yang terkait dengan sambungan resonator cincin dengan mengubah sambungan.
Selanjutnya, para peneliti berencana untuk mempelajari lebih lanjut isolator dengan frekuensi optik yang berbeda dan akan bekerja untuk mengurangi komponen ini untuk mengeksplorasi aplikasi lain dari isolator level chip.
Sumber dari ofweek.com
