Un equipo A * STAR ha demostrado una nueva forma de guiar la luz de manera eficiente a escalas pequeñas. Su método, que implica alinear nanopartículas de silicio, es prometedor para aplicaciones como circuitos integrados basados ​​en luz, biosensores y comunicaciones cuánticas.

El transporte de luz en escalas pequeñas es crítico para muchas aplicaciones y comúnmente se realiza usando guías de ondas de silicio rectangulares, el circuito óptico equivalente a los cables en los circuitos electrónicos. Para reducir aún más los dispositivos, Se han explorado las nanopartículas metálicas como alternativa, pero si bien son muy buenos para limitar la luz a escalas pequeñas, tienden a filtrar mucha luz.

Ahora, Reuben Bakker, Arseniy Kuznetsov y sus colegas del Instituto de Almacenamiento de Datos A * STAR han ideado un método más eficiente que involucra una serie de nanopartículas de silicio cilíndricas. La primera nanopartícula se excita con luz y luego un microscopio óptico de barrido de campo cercano mide la luz que llega a otra nanopartícula más abajo en la línea (ver imagen). Cuando hicieron esto, el equipo encontró que la caída en la intensidad de la luz fue baja.

"Esta es la primera demostración experimental que muestra que los resonadores acoplados pueden guiar la luz de manera muy eficiente en dimensiones de longitudes de onda muy inferiores a las de varios cientos de micrómetros, ", dice Kuznetsov." Es el primer paso hacia un enfoque completamente nuevo de la fotónica de silicio ".

Las nanopartículas no están en contacto directo entre sí. En lugar de, la luz se transfiere a la siguiente partícula a través de resonancias de campo magnético. "Cada una de estas partículas es un dispersor resonante, por lo que si toma una partícula, dispersará la luz en todas direcciones, "explica Kuznetsov." Pero cuando alineamos todas estas partículas, funcionan como una única guía de ondas sin fugas de luz ".

Una gran ventaja del uso de nanopartículas de silicio es que son compatibles con los procesos de fabricación utilizados actualmente por la industria de los semiconductores. "Puedes usar los mismos procesos CMOS para hacer fotónica de silicio, ", dice Kuznetsov." Simplemente cambia la máscara y el diseño y agrega otros componentes sin complicaciones adicionales ".

A pesar de haber modelado el sistema y su comportamiento como guía de ondas antes de realizar las mediciones, el equipo seguía asombrado de lo bien que funcionaba en la práctica. "Nos sorprendió que funcionara tan bien, "recuerda Bakker". Modificamos un poco las geometrías, pero que funcionen tan bien después de unas pocas iteraciones fue bastante inesperado ".

El equipo ya ha demostrado el mismo concepto en longitudes de onda de telecomunicaciones. Ahora están trabajando en el desarrollo de varios componentes fotónicos en chip basados ​​en el concepto.