Si el epicentro de la revolución electrónica lleva el nombre del material que lo hizo posible, ¿silicio?, Entonces el lugar de nacimiento de la revolución fotónica puede llamarse así por el niobato de litio. Mientras que el Litio Niobate Valley no tiene el mismo anillocomo Silicon Valley, este material podría ser para la óptica lo que el silicio fue para la electrónica.
El niobato de litio ya es uno de los materiales ópticos más utilizados, conocido por sus propiedades electroópticas, lo que significa que puede convertir eficientemente señales electrónicas en señales ópticas. Los moduladores de niobato de litio son la columna vertebral de las telecomunicaciones modernas, convirtiendo datos electrónicos eninformación óptica al final de los cables de fibra óptica.
Pero es notoriamente difícil fabricar dispositivos de alta calidad a pequeña escala usando niobato de litio, un obstáculo que hasta ahora ha descartado aplicaciones prácticas integradas en chip.
Ahora, los investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson SEAS han desarrollado una técnica para fabricar microestructuras ópticas de alto rendimiento utilizando niobato de litio, abriendo la puerta a circuitos fotónicos integrados ultraeficientes, fotónica cuántica,conversión de microondas a óptica y más.
La investigación se publica en óptica .
"Esta investigación desafía el status quo", dijo Marko Loncar, profesor de ingeniería eléctrica de Tiantsai Lin en SEAS y autor principal del artículo. "Demostramos que puede fabricar dispositivos de niobato de litio de alta calidad, con pérdida ultrabaja yalto confinamiento óptico - utilizando los procesos convencionales de microfabricación "
La mayoría de las microestructuras ópticas convencionales se realizan mediante procesos de grabado químico o mecánico. Pero el niobato de litio es químicamente inerte, lo que significa que el grabado químico está fuera de la mesa.
"Usar el grabado químico en el niobato de litio es como usar agua para quitar el esmalte de uñas, simplemente no va a funcionar", dijo Mian Zhang, coautor del artículo y becario postdoctoral en SEAS. "En el pasado, el grabado mecánicotambién se ha descartado porque ha habido una preconcepción de que el niobato de litio es como un pedazo de roca que no se puede esculpir sin problemas ".
Pero el laboratorio Loncar, que es conocido por su trabajo con diamantes, tiene experiencia con materiales resistentes. Basándose en esa experiencia con diamantes, el equipo usó el grabado de plasma estándar para esculpir físicamente micro resonadores en películas delgadas de niobato de litio proporcionadas por la compañía NANOLN.
Los investigadores demostraron que las nanowaveguides podrían propagar la luz a través de un camino de un metro de longitud y perder solo la mitad de su potencia óptica. En comparación, la luz que se propaga en los dispositivos de niobato de litio anteriores perdería al menos el 99 por ciento de la luz en la misma distancia.
"Las nanowaveguides que demostramos aquí tienen una pérdida de propagación de menos de tres dB por metro, lo que significa que ahora podemos hacer una manipulación sofisticada de la luz en un trayecto de un metro de longitud", dijo Cheng Wang, coautor del artículo.y becario postdoctoral en SEAS. "También mostramos que puede doblar firmemente estas guías de ondas, de modo que una guía de ondas de un metro de largo pueda realmente empaquetarse dentro de un chip de tamaño en centímetros".
"Este es un avance significativo en la fotónica integrada y la fotónica de niobato de litio", dijo Qiang Lin, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática y profesor asociado de óptica de la Universidad de Rochester, que no participó en la investigación ". Esto abrela puerta hacia una variedad de funcionalidades intrigantes, habilitadas por las propiedades ópticas y eléctricas únicas del niobato de litio que no existen en otros medios ópticos ".
"Esta investigación demuestra que este material relativamente inexplorado está listo para abordar aplicaciones críticas en enlaces ópticos para centros de datos", dijo Joseph Kahn, profesor de Ingeniería Eléctrica en la Universidad de Stanford, que no participó en la investigación. "Litio de película delgadaniobate TFLN es especialmente adecuado para cualquier función que requiera modular la luz o cambiar la frecuencia de la luz. En los próximos años, TFLN desempeñará un papel clave para habilitar módulos ópticos pequeños, económicos y de baja potencia para centros de datos paralograr una funcionalidad similar al equipo de telecomunicaciones de hoy, que es mucho más grande, más costoso y consume más energía "
A continuación, los investigadores pretenden aprovechar estos resultados y desarrollar una plataforma de niobato de litio para una amplia gama de aplicaciones, incluida la comunicación óptica, la computación cuántica y la comunicación y la fotónica de microondas
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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