Investigadores de la Universidad George Washington desarrollaron y demostraron por primera vez un modulador electroóptico basado en silicio que es más pequeño, tan rápido y más eficiente que las tecnologías más avanzadas. Al agregar óxido de indio y estaño (ITO), un óxido conductor transparente que se encuentra en las pantallas táctiles y las células solares, a una plataforma de chip fotónico de silicio, los investigadores pudieron crear un dispositivo compacto de 1 micrómetro de tamaño y capaz de producir gigahercios rápido, o mil millones de veces por segundo, modulación de señal.

Los moduladores electro-ópticos son los caballos de batalla de Internet. Convierten datos eléctricos de computadoras y teléfonos inteligentes en flujos de datos ópticos para redes de fibra óptica, permitiendo comunicaciones de datos modernas como la transmisión de video. La nueva invención es oportuna ya que la demanda de servicios de datos está creciendo rápidamente y avanzando hacia redes de comunicación de próxima generación. Aprovechando su tamaño compacto, Los convertidores electroópticos se pueden utilizar como transductores en hardware de computación óptica, como redes neuronales artificiales ópticas que imitan el cerebro humano y una plétora de otras aplicaciones para la vida moderna.

Los moduladores electroópticos que se utilizan hoy en día suelen tener un tamaño de entre 1 milímetro y 1 centímetro. Reducir su tamaño permite una mayor densidad de empaque, que es vital en un chip. Si bien el silicio a menudo sirve como estructura pasiva sobre la que se construyen los circuitos integrados fotónicos, la interacción de la materia ligera de los materiales de silicio induce un cambio de índice óptico bastante débil, requiriendo una huella de dispositivo más grande. Si bien los resonadores podrían usarse para aumentar este débil efecto electroóptico, reducen el rango de funcionamiento óptico de los dispositivos y generan un alto consumo de energía de los elementos calefactores necesarios.

Añadiendo heterogéneamente una fina capa de material de óxido de indio y estaño al chip de guía de ondas fotónico de silicio, investigadores de la Universidad George Washington, dirigido por Volker Sorger, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática, han demostrado un cambio de índice óptico 1, 000 veces más grande que el silicio. A diferencia de muchos diseños basados ​​en resonadores, este dispositivo de banda ancha espectral es estable frente a los cambios de temperatura y permite que un solo cable de fibra óptica transporte múltiples longitudes de onda de luz, aumentando la cantidad de datos que pueden moverse a través de un sistema.

"Estamos encantados de haber logrado este objetivo de una década de demostrar un modulador ITO rápido en GHz. Esto establece un nuevo horizonte para los dispositivos fotónicos reconfigurables de próxima generación con un rendimiento mejorado pero un tamaño reducido, "dijo el Dr. Sorger.

El papel, "Modulador Plasmonic Mach Zehnder de banda ancha sub-λ GHz ITO en Silicon Photonics, "se publicó hoy en la revista Optica .