Imagine una luz tenue que no sea lo suficientemente brillante como para iluminar una habitación. Un amplificador para tal luz aumentaría el brillo al aumentar el número de fotones emitidos. Los investigadores de Photonics han creado un amplificador óptico de alta ganancia que es lo suficientemente compacto como para sercolocado en un chip. El amplificador desarrollado, cuando se utiliza dentro de una interconexión óptica, como un transceptor o una red de fibra óptica, ayudaría a aumentar de manera eficiente la potencia de la luz transmitida antes de que se agote por completo debido a las pérdidas ópticas.
Además de tener el potencial de reemplazar amplificadores voluminosos y caros utilizados hoy en día para el estudio de la ciencia de attosegundos y el procesamiento de información óptica ultrarrápido, el amplificador de nanoescala recientemente desarrollado también proporciona un elemento crítico para el conjunto de herramientas de interconexiones ópticas, lo que puede proporcionar amplificación regenerativa en breveinterconexiones de largo alcance. Este trabajo fue un esfuerzo de colaboración entre investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur SUTD, el Instituto de Almacenamiento de Datos A * STAR y el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Los detalles aparecieron en Comunicaciones de la naturaleza el 4 de enero de 2017.
"Hemos desarrollado un amplificador óptico que puede amplificar la luz 17,000 veces en la longitud de onda de las telecomunicaciones", dijo el profesor asistente Dawn Tan de SUTD, quien dirigió el desarrollo del amplificador. "Utilizamos una plataforma patentada llamada ultra-silicio-nitruro rico, con una composición material de siete partes de silicio, tres partes de nitrógeno, con la gran no linealidad y eficiencia de fotones necesarios para la amplificación de alta ganancia, a través de la transferencia eficiente de fotones desde una bomba a la señal. Para dar una idea de la escala,un amplificador paramétrico óptico convencional cuesta varios cientos de miles de dólares y ocupa una mesa óptica completa, mientras que el amplificador recientemente desarrollado es mucho más pequeño que un clip de papel y cuesta una fracción del primero ".
Proporcionar una alta ganancia en una huella tan pequeña podría permitir nuevas oportunidades en espectroscopía de banda ancha de bajo costo, fabricación de precisión e imágenes hiperespectrales. La eficiencia del dispositivo también se revela a través de la mezcla en cascada de cuatro ondas, que es una mezcla de orden superior de los fotones amplificados y convertidosEste fenómeno también permite que el amplificador funcione como una fuente de luz de banda ancha sintonizable, lo que permite una detección espectroscópica más barata y más eficiente y una huella digital molecular que la que está disponible en la actualidad.
"Las ineficiencias en los dispositivos fotónicos altamente no lineales se superan aquí, mediante la ingeniería de dispositivos fotónicos para una máxima no linealidad, mientras se mantiene un intervalo de banda suficientemente grande para eliminar la absorción de dos fotones en la longitud de onda de las telecomunicaciones. Creemos que esta es una de las ganancias más altas demostradasa la longitud de onda de telecomunicaciones hasta la fecha en un chip CMOS ", dijo el profesor Tan.
Fue posible lograr una amplificación ultragrande mientras se mantenía una gran compacidad porque los investigadores lograron diseñar e implementar un amplificador que funciona simultáneamente con una alta no linealidad y eficiencia de fotones. En otras plataformas que son compatibles con los procesos utilizados en la industria electrónica de hoy en día,la no linealidad o la eficiencia de los fotones es baja.
"Los resultados demuestran que la plataforma de nitruro rico en ultra silicio es extremadamente prometedora para aplicaciones ópticas no lineales altamente eficientes, particularmente en el campo de la fotónica CMOS que aprovecha la infraestructura electrónica existente", dice el Dr. Doris Ng, Científico III en la A *Instituto de almacenamiento de datos STAR.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :