Una nueva tecnología que puede permitir un mejor control de la luz sin requerir grandes, Los investigadores de Penn State han desarrollado materiales y estructuras difíciles de integrar. El nuevo chip integrado fotónico podría permitir muchos avances en el campo y la industria ópticos, que van desde mejoras en gafas de realidad virtual hasta teledetección óptica, según los investigadores.

Dirigido por Xingjie Ni, profesor asistente de ingeniería eléctrica, la investigación fue publicada recientemente en Avances de la ciencia . Candidatos de doctorado en ingeniería eléctrica de Penn State Xuexue Guo, Yimin Ding, Xi Chen y Yao Duan fueron coautores del artículo.

Tradicionalmente, Los científicos han tenido dos opciones cuando se trata de controlar la luz para su uso en varios dispositivos ópticos. El primero es un circuito integrado fotónico (PIC) que se puede incorporar en pequeños chips, pero tiene una capacidad limitada para controlar la luz del espacio libre:la luz que se propaga en el aire, espacio exterior o un vacío, en lugar de ser guiado en fibras u otras guías de ondas. El segundo es una metasuperficie emergente, una capa delgada diseñada artificialmente que permite la manipulación de la luz a una escala de sublongitud de onda, pero que no se puede integrar en un chip.

Ni y sus colegas investigadores resolvieron este problema incorporando las mejores cualidades de las dos opciones anteriores en una nueva, Arquitectura fotónica híbrida que tiene metasuperficies integradas en un chip PIC mientras mantiene una alta capacidad de control de la luz.

"Esta incorporación de los PIC y las metasuperficies permite impulsar las metasuperficies utilizando ondas guiadas dentro de los PIC, "Ni dijo." Permite enrutar la luz entre diferentes metasuperficies, realizando múltiples funciones complejas en un solo chip ".

Este nuevo desarrollo podría tener aplicaciones en comunicaciones ópticas, sensores ópticos remotos — LiDAR — interconexiones ópticas de espacio libre para centros de datos y pantallas de realidad virtual y realidad aumentada.

"La tecnología desarrollada allanará caminos emocionantes para construir dispositivos PIC multifuncionales con acceso flexible al espacio libre y guiado, Metasuperficies impulsadas por ondas con capacidad de integración completa en chip, "Ni dijo.

Según Ni, los aspectos más intrigantes de su investigación son las implicaciones para los desarrollos futuros y el éxito de combinar los mejores rasgos de la tecnología existente.

"Creo que la parte más emocionante de la investigación es que unimos dos tecnologías poderosas con capacidades complementarias:fotónica y metasuperficies integradas, ", dijo." Nuestro sistema híbrido tiene las ventajas tanto de las metasuperficies como de los PIC. Además, nuestro diseño es altamente flexible y modular. Se puede establecer una biblioteca de los bloques de construcción para reutilizar y crear componentes funcionales consistentes en varios dispositivos o sistemas ".