El campo de la integración fotónica, el área de la fotónica en la que las guías de ondas y los dispositivos se fabrican como un sistema integrado en una oblea plana, es relativamente joven en comparación con la electrónica. La integración fotónica se ha centrado en aplicaciones de comunicaciones tradicionalmente fabricadas en chips de silicio, porque son menos costosos y más fáciles de fabricar.

Los investigadores están explorando nuevas y prometedoras plataformas de guías de ondas que brindan estos mismos beneficios para las aplicaciones que operan en el espectro ultravioleta al infrarrojo. Estas plataformas permiten una gama mucho más amplia de aplicaciones, como la espectroscopia para detección química, metrología y computación de precisión.

Un artículo en APL Photonics, de AIP Publishing, proporciona una perspectiva del campo de las plataformas de guías de ondas fotónicas de banda ultraancha basadas en semiconductores de banda ancha. Estas guías de onda y circuitos integrados pueden realizar un uso eficiente de la energía, soluciones compactas, y mueva partes clave de sistemas de ultra alto rendimiento a la escala de chips en lugar de grandes instrumentos de mesa en un laboratorio.

Hasta ahora, componentes y subsistemas clave para aplicaciones, como los relojes atómicos, comunicaciones cuánticas y espectroscopia de alta resolución, se construyen en racks y sobre mesas. Esto ha sido necesario porque operan en longitudes de onda no accesibles para las guías de ondas de silicio debido a su menor banda prohibida y otras propiedades de absorción en el UV al IR cercano que reducen las capacidades de manejo de potencia óptica. entre otros factores.

Daniel J. Blumenthal y su equipo en Santa Bárbara, California, han investigado plataformas de integración fotónica basadas en guías de onda fabricadas con semiconductores de banda ancha amplia que tienen pérdidas de propagación ultrabajas.

"Ahora que se ha abordado el mercado del silicio para las telecomunicaciones y las aplicaciones LIDAR, Estamos explorando nuevos materiales que admitan una interesante variedad de nuevas aplicaciones en longitudes de onda no accesibles a las guías de onda de silicio. ", dijo Blumenthal." Descubrimos que las plataformas de guías de ondas más prometedoras son el nitruro de silicio, tantala (pentóxido de tantalio), nitruro de aluminio y alúmina (óxido de aluminio) ".

Cada plataforma tiene el potencial de abordar diferentes aplicaciones, como el nitruro de silicio, para transiciones atómicas visibles a infrarrojas cercanas, pentóxido de tantalio para espectroscopía raman u óxido de aluminio para interacciones UV con átomos para computación cuántica.

Aplicaciones como relojes atómicos en satélites e interconexiones de centros de datos de alta capacidad de próxima generación, también puede beneficiarse de poner funciones como láseres de ancho de línea ultrabajo en peso ligero, chips de baja potencia. Esta es un área de mayor enfoque, ya que la creciente capacidad del centro de datos empuja a las interconexiones de fibra tradicionales a sus limitaciones de energía y espacio.

Blumenthal dijo que la integración fotónica de próxima generación requerirá plataformas de circuitos fotónicos de banda ultraancha que escalen desde el UV al IR y también ofrezcan un amplio conjunto de funciones de circuitos lineales y no lineales, así como capacidades de manejo de alta potencia y pérdida ultrabaja.