Los físicos del Centro de excelencia ARC para dispositivos de ancho de banda ultra alto para sistemas ópticos (CUDOS) desarrollaron una nueva plataforma híbrida integrada, promete ser una alternativa más avanzada a los circuitos integrados convencionales. Los investigadores demostraron que su enfoque se puede fabricar en masa, haciendo posible la integración de la plataforma en equipos electrónicos cotidianos como los teléfonos inteligentes. Para los usuarios finales, este avance técnico significa que puede conducir a una Internet más rápida en sus dispositivos electrónicos de próxima generación.

Circuitos integrados, los llamados chips, se utilizan en equipos electrónicos cotidianos como teléfonos móviles y computadoras. Es un conjunto de circuitos electrónicos en una pequeña pieza plana de material semiconductor, normalmente silicio. Pero este material tiene algunas limitaciones cuando se trata de procesar datos.

Para superar estas limitaciones y mejorar el procesamiento de datos, Los investigadores están desarrollando circuitos ópticos hechos de vidrio calcogenuro. Este tipo especial de vidrio se utiliza para redes de telecomunicaciones ultrarrápidas, transfiriendo información a la velocidad de la luz.

La integración de estos circuitos ópticos de vidrio en chips de silicio podría conducir a un sistema de comunicaciones más avanzado, procesando datos cien veces más rápido. ¿Se pueden combinar estos dos materiales?

¡La respuesta es sí! En colaboración con físicos del Instituto Australiano de Ciencia y Tecnología a Nanoescala de la Universidad de Sydney (AINST), la Universidad Nacional de Australia (ANU) y la Universidad RMIT, el grupo de investigación CUDOS en torno al candidato a doctorado Blair Morrison y el investigador senior Dr. Álvaro Casas Bedoya crearon un compacto, Circuitos ópticos fabricables en masa con funcionalidades mejoradas al combinar vidrios no lineales con material a base de silicona.

"En los últimos años, el grupo de la Universidad de Sydney ha demostrado repetidamente funciones interesantes, como los dispositivos de microondas de banda ancha que mejoran las tecnologías de radar y contramedidas, usando estos novedosos vidrios de calcogenuro, ", Dijo Blair Morrison desde el nodo CUDOS de la Universidad de Sydney.

"Ahora hemos demostrado que es posible combinar este material con la plataforma estándar de la industria actual para la integración fotónica, silicio, " él dijo.

"Integramos un vidrio no lineal novedoso en una plataforma compatible con CMOS escalable industrialmente. Mantuvimos las ventajas clave tanto del silicio como del vidrio, e hizo un circuito óptico ultracompacto funcional y eficiente, ", dijo el Dr. Álvaro Casas Bedoya, director principal de nanofabricación fotónica de CUDOS.

"Se creará una gran cantidad de nuevas oportunidades, y esto nos acerca un paso más a trasladar nuestra investigación del laboratorio a aplicaciones industriales, "dijo Blair Morrison.

El director de CUDOS y profesor becario ARC Laureate Benjamin Eggleton de la Universidad de Sydney dijo que este nuevo enfoque permitirá algún día a la industria miniaturizar las funcionalidades fotónicas desde dispositivos del tamaño de una computadora portátil al tamaño de un teléfono inteligente e incluso más pequeños. permitiendo la implementación en aplicaciones del mundo real.

"Esto es emocionante, porque esta es una plataforma que es más compatible con la fabricación de semiconductores existente y nos permitirá integrar múltiples funcionalidades en un solo chip de silicio, con componentes activos y pasivos, como detectores y moduladores, requerido para aplicaciones avanzadas, "dijo el profesor Eggleton que supervisó el proyecto.

El equipo de investigación de varias universidades pasó por todo el proceso de fabricación:la fabricación de estos dispositivos utiliza obleas de silicio de una fundición de semiconductores en Bélgica, una instalación dedicada en el Centro de Física Láser de ANU para la deposición de vidrio, litografía en la Escuela de Ingeniería de la Universidad RMIT y luego se caracterizan y prueban en el AINST de la Universidad de Sydney.

Para mostrar el potencial del nuevo enfoque, los investigadores de CUDOS demostraron además un nuevo láser compacto basado en las interacciones luz-sonido, la primera vez en un circuito óptico integrado.

"El gran avance aquí es la comprensión de que realmente podemos interactuar, podemos integrar ese vidrio en silicio y podemos interactuar del silicio al vidrio de manera muy eficiente:podemos aprovechar lo mejor de ambos mundos, "Dijo el profesor Eggleton.

La investigación se publica en Optica hoy dia.

Profesora Susan Pond, el Director de AINST, enfatizó que este proyecto es una de las actividades emblemáticas de AINST que se ocupa de aprovechar las interacciones entre fotones y fonones a nanoescala. Este trabajo vincula la investigación fundamental en las interacciones de la materia ligera a nanoescala con la perspectiva del usuario final y un fuerte acoplamiento con la industria.