Un plan para incorporar una tercera guía de ondas doblada en un divisor de luz basado en silicio llevó a los investigadores de A * STAR a desarrollar un dispositivo capaz de una mejora de 30 veces en la eficiencia de división. El nuevo divisor de luz en chip marca un gran avance en la mejora de los sistemas de transmisión de datos de alto rendimiento. así como aplicaciones en computación cuántica.

La manipulación de la luz en dispositivos a microescala es un pilar fundamental de los circuitos ópticos de alta velocidad que sustentan las comunicaciones y las tecnologías de próxima generación como la computación cuántica. La luz es rápida y de bajo consumo, y se puede codificar para transmitir datos de diversas formas. Como explica Thomas Ang del A * STAR Institute of High Performance Computing (IHPC), para que estas manipulaciones sean fiables y eficientes, la luz debe ser lo más 'pura' posible, no solo estrechamente confinada alrededor de una longitud de onda específica, pero también de polarización uniforme.

"La luz consta de una mezcla de dos componentes de polarización, "Ang dice." Los divisores de haz de polarización se utilizan para separar un haz de polarización mixta en dos canales para cada polarización ".

Cuando la división es imperfecta, los dos canales pueden contener pequeñas proporciones de la polarización opuesta, un efecto conocido como diafonía.

"Los divisores de haz de polarización con baja diafonía son muy importantes para la alta fidelidad de la señal en aplicaciones de interconexión óptica de alta velocidad, "dice Jun Rong Ong, Socio de Ang en el estudio. "La tecnología actual se limita a un nivel de diafonía, llamado la tasa de extinción, de unos 25 decibeles, que es lo suficientemente alto como para afectar la transmisión de datos de alta velocidad ".

El campo de los divisores de haz de polarización (PBS) está bien desarrollado, y ha habido muchos intentos de romper este límite de 25 decibelios en dispositivos basados ​​en silicio como estándar industrial para la fabricación. Ang, Ong y sus colegas intercambiaron ideas sobre formas de desafiar este límite, y se le ocurrió la idea de agregar una tercera guía de ondas, esencialmente un canal o camino para enrutar la luz en un chip, cuando el status quo dictaba no más de dos.

"Estábamos interesados ​​en guías de ondas para doblar y enrutar la luz, y conceptualizamos nuestro nuevo diseño después de una lluvia de ideas dentro de nuestro equipo, ", dice Ang." Probamos nuestra hipótesis utilizando simulaciones por computadora y nos emocionó descubrir que el dispositivo superó algunos de los mejores resultados publicados en su clase ".

Trabajando con colaboradores en la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur, Luego, el equipo fabricó el dispositivo de tres guías de ondas (ver imagen) y confirmó su índice de extinción enormemente mejorado de 40 decibelios, lo que representa una reducción adicional de 30 veces en la diafonía de polarización.

"También esperamos que el dispositivo se pueda mejorar aún más optimizando su diseño, "dice Ong.