Los circuitos integrados fotónicos que utilizan luz en lugar de electricidad para la informática y el procesamiento de señales prometen una mayor velocidad, mayor ancho de banda, y mayor eficiencia energética que los circuitos tradicionales que utilizan electricidad.

Pero aún no son lo suficientemente pequeños para competir en informática y otras aplicaciones donde los circuitos eléctricos continúan reinando.

Los ingenieros eléctricos de la Universidad de Rochester creen que han dado un paso importante para abordar el problema. Utilizando un material ampliamente adoptado por los investigadores de la fotónica, el equipo de Rochester ha creado el modulador electroóptico más pequeño hasta el momento. El modulador es un componente clave de un chip basado en fotónica, controlando cómo la luz se mueve a través de sus circuitos.

En Comunicaciones de la naturaleza , el laboratorio de Qiang Lin, profesor de ingeniería eléctrica e informática, describe el uso de una película delgada de niobato de litio (LN) unida a una capa de dióxido de silicio para crear no solo el modulador de LN más pequeño hasta ahora, pero también uno que funciona a alta velocidad y es energéticamente eficiente.

Esto "sienta una base fundamental para la realización de circuitos integrados fotónicos LN a gran escala que son de inmensa importancia para amplias aplicaciones en la comunicación de datos, fotónica de microondas, y fotónica cuántica, "escribe el autor principal Mingxiao Li, estudiante de posgrado en el laboratorio de Lin.

Un material de caballo de batalla

Debido a sus excelentes propiedades ópticas electroópticas y no lineales, El niobato de litio se ha "convertido en un sistema de material de caballo de batalla para la investigación y el desarrollo de la fotónica, ", Dice Lin." Sin embargo, los dispositivos fotónicos LN actuales, hechos sobre una plataforma de película fina o cristal a granel requieren grandes dimensiones y son difíciles de reducir en tamaño, que limita la eficiencia de la modulación, consumo de energía, y el grado de integración del circuito. Un desafío importante radica en hacer estructuras fotónicas nanoscópicas de alta calidad con alta precisión ".

El proyecto del modulador se basa en el uso previo de niobato de litio en el laboratorio para crear una nanocavidad fotónica, otro componente clave en los chips fotónicos. Con un tamaño de solo una micra, la nanocavidad puede sintonizar longitudes de onda usando solo dos o tres fotones a temperatura ambiente:"la primera vez que sabemos que incluso dos o tres fotones han sido manipulados de esta manera a temperatura ambiente, "Dice Lin. Ese dispositivo se describió en un artículo en Optica .

El modulador podría usarse junto con una nanocavidad para crear un chip fotónico a nanoescala.