El estudiante de doctorado de la UD, Zi Wang, trabaja en un laboratorio de óptica en Evans Hall. Crédito:Universidad de Delaware
Las señales de un faro a los barcos en el mar son un ejemplo temprano de comunicación óptica, el uso de la luz para transmitir información. Hoy dia, Los investigadores en el campo de la fotónica integrada están utilizando principios de comunicaciones ópticas para construir dispositivos de alta tecnología. como computadoras ultrarrápidas, que utilizan luz en lugar de electricidad.
En la Universidad de Delaware, un equipo de investigación dirigido por Tingyi Gu, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática, ha diseñado una plataforma fotónica integrada con metalentes unidimensionales (una lente delgada que puede diseñarse a nanoescala para enfocar la luz de una manera específica) y metasuperficies (pequeñas superficies hechas con nanoestructuras para manipular la luz transmitida o reflejada) que limitan la pérdida de información. El equipo describió recientemente su dispositivo en la revista. Comunicaciones de la naturaleza .
"Es una nueva forma de lograr fotónica integrada en comparación con la forma convencional, "dijo el estudiante de doctorado Zi Wang, el primer autor del artículo.
El equipo fabricó una pequeña metalens en un chip de silicio programado con cientos de pequeñas ranuras de aire. permitiendo el procesamiento de señales ópticas en paralelo, todo dentro del pequeño chip. Demostraron una alta transmisión de señal con menos de un decibel de pérdida en un ancho de banda de 200 nanómetros. Cuando juntaron tres de sus metasuperficies, demostraron funcionalidades de la transformación y diferenciación de Fourier, técnicas importantes en las ciencias físicas que descomponen las funciones en partes constituyentes.
Un equipo de investigación de la Universidad de Delaware fabricó una diminuta metalens, una lente delgada que puede diseñarse a nanoescala para enfocar la luz de una manera específica, en un chip de silicio programado con cientos de diminutas ranuras de aire. permitiendo el procesamiento de señales ópticas en paralelo, todo dentro del pequeño chip. Crédito:Universidad de Delaware
"Este es el primer artículo que utiliza metasuperficies de baja pérdida en la plataforma fotónica integrada, ", dijo Gu." Nuestra estructura es de banda ancha y baja pérdida, que es fundamental para las comunicaciones ópticas energéticamente eficientes ".
Y lo que es más, el nuevo dispositivo desarrollado en la UD es mucho más pequeño y ligero que los dispositivos convencionales de este tipo. No requiere la alineación manual de lentes, por lo que es más robusto y escalable en comparación con las plataformas ópticas tradicionales de espacio libre, que requieren una tremenda paciencia y tiempo para configurar.
Este nuevo dispositivo podría tener aplicaciones en imágenes, detección y procesamiento de información cuántica, como la óptica de transformación en chip, operaciones matemáticas y espectrómetros. Con más desarrollo, esta tecnología también podría ser útil en aplicaciones de redes neuronales y aprendizaje profundo en informática.
"Es mucho más rápido que las estructuras convencionales, ", dijo Gu." Todavía hay muchos desafíos técnicos cuando intentas controlarlos activamente, pero esta es una nueva plataforma con la que estamos comenzando y en la que estamos trabajando ".
