Uma equipe de pesquisa da Universidade de Stanford anunciou que havia fabricado com sucesso um isolador de laser ultrafino passivo eficaz com silício.
Os circuitos integrados baseados em silício seguirão a Lei de Moore e podem impulsionar o progresso da tecnologia de semicondutores. Com o advento dos circuitos integrados fotônicos, os pesquisadores foram além da arquitetura de circuito tradicional. No entanto, a falta de uma fonte de laser de chip de silício estável e confiável sempre foi um grande obstáculo que limita o potencial dos circuitos integrados fotônicos de silício - cada feixe de laser precisa de um isolador para torná-lo instável e impedir que a reflexão inversa entre no laser.
A fibra óptica tradicional e os grandes sistemas ópticos geralmente usam isoladores ópticos com efeito Faraday para manutenção do laser. Embora esse método possa ser reaplicado no chip, sua escalabilidade ainda é ruim porque é incompatível com a tecnologia de semicondutor de óxido de metal complementar (CMOS). Por outro lado, os cientistas também fizeram progressos na fabricação de isoladores não magnéticos (independentes do Efeito Faraday), mas isso levará à complexidade e ao consumo de energia de todo o sistema.
Em seu artigo publicado na Nature Photonics, pesquisadores da Universidade de Stanford propuseram que o isolador ideal deveria ser completamente passivo e não magnético para alcançar escalabilidade e compatibilidade sem problemas com a tecnologia CMOS.
Eles criaram um isolador passivo eficaz em nível de chip usando material de silício, que pode ser colocado em uma camada de material semicondutor centenas de vezes mais fina que um pedaço de papel. Este isolador de onda contínua integrado, feito de nitreto de silício (SiN), um material semicondutor geral fácil de produzir em massa, tem um efeito Kerr.
O Efeito Kerr indica que materiais isotrópicos tornam-se birrefringentes sob a ação de um campo elétrico, e o campo elétrico causado pela luz levará à alteração do índice de refração do material, que é proporcional à irradiância da luz. O último efeito torna-se mais significativo no feixe de laser de igual intensidade.
Os resultados da pesquisa da equipe acima mostram que o Efeito Kerr' no anel SiN quebra a degenerescência entre os modos horário e anti-horário e permite que as ondas sejam transmitidas assimetricamente. O feixe de laser principal passa pelo anel SiN, fazendo com que os fótons girem no sentido horário ao redor do anel. Ao mesmo tempo, o feixe refletido faz o fóton girar no sentido anti-horário. A circulação no anel leva ao acúmulo de energia. A potência aumentada afetará o feixe mais fraco (neste caso, o feixe refletido), e o feixe mais forte não será afetado.
Jelena Vukovovic, professora de engenharia elétrica na Universidade de Stanford e autora de pesquisa sênior, e sua equipe estabeleceram um protótipo como prova de conceito e demonstraram o acoplamento de dois isoladores de anel em cascata para alcançar um desempenho superior. Eles também relataram que poderiam equilibrar o isolamento e a perda relacionados ao acoplamento do ressonador de anel, alterando o acoplamento.
Em seguida, os pesquisadores planejam estudar mais isoladores com diferentes frequências ópticas e trabalharão para reduzir esses componentes para explorar outras aplicações de isoladores em nível de chip.
Retirado de ofweek.com
