Los científicos de Yale han creado un nuevo tipo de láser de silicio que utiliza ondas de sonido para amplificar la luz. Un estudio sobre el descubrimiento aparece el 8 de junio en la edición en línea de la revista ciencia .
En los últimos años, ha habido un creciente interés en traducir tecnologías ópticas, como fibra óptica y láser de espacio libre, en pequeños circuitos integrados ópticos o "fotónicos". El uso de luz en lugar de electricidad para circuitos integrados permite el envío y procesamientoinformación a velocidades que serían imposibles con la electrónica convencional. Los investigadores dicen que la fotónica de silicio circuitos ópticos basados en chips de silicio es una de las plataformas líderes para tales tecnologías, gracias a su compatibilidad con la microelectrónica existente.
"Hemos visto una explosión de crecimiento en las tecnologías fotónicas de silicio en los últimos años", dijo Peter Rakich, profesor asociado de física aplicada en Yale que dirigió la investigación. "No solo estamos empezando a ver entrar estas tecnologíasproductos comerciales que ayudan a nuestros centros de datos a funcionar sin problemas, también estamos descubriendo nuevos dispositivos fotónicos y tecnologías que podrían ser transformadores para todo, desde biosensores hasta información cuántica en un chip. Es realmente un momento emocionante para el campo ".
Los investigadores dijeron que este rápido crecimiento ha creado una necesidad apremiante de nuevos láseres de silicio para alimentar los nuevos circuitos, un problema que históricamente ha sido difícil debido a la banda prohibida indirecta del silicio ". Propiedades intrínsecas del silicio, aunque muy útiles para muchas escalas de chipsLas tecnologías ópticas hacen que sea extremadamente difícil generar luz láser utilizando corriente eléctrica ", dijo Nils Otterstrom, un estudiante graduado en el laboratorio de Rakich y el primer autor del estudio." Es un problema que ha obstaculizado a los científicos durante más de una década. Para evitar este problema., necesitamos encontrar otros métodos para amplificar la luz en un chip. En nuestro caso, usamos una combinación de ondas de luz y sonido ".
El diseño del láser acorrala la luz amplificada dentro de una forma de pista de carreras, atrapándola en movimiento circular. "El diseño de la pista de carreras fue una parte clave de la innovación. De esta manera, podemos maximizar la amplificación de la luz y proporcionar la retroalimentación necesaria paraque ocurra ", dijo Otterstrom.
Para amplificar la luz con sonido, el láser de silicio utiliza una estructura especial desarrollada en el laboratorio de Rakich. "Es esencialmente una guía de onda a nanoescala que está diseñada para confinar estrechamente las ondas de luz y sonido y maximizar su interacción", dijo Rakich.
"Lo único de esta guía de ondas es que hay dos canales distintos para que la luz se propague", agregó Eric Kittlaus, coautor del estudio y estudiante de posgrado en el laboratorio de Rakich. "Esto nos permite dar forma a la luz"acoplamiento de sonido de una manera que permite diseños láser notablemente robustos y flexibles ".
Sin este tipo de estructura, explicaron los investigadores, la amplificación de la luz usando el sonido no sería posible en silicio. "Hemos tomado interacciones de luz-sonido que estaban prácticamente ausentes en estos circuitos ópticos, y las hemos transformado en la amplificación más fuertemecanismo en silicio ", dijo Rakich." Ahora, podemos usarlo para nuevos tipos de tecnologías láser que nadie creía posible hace 10 años ".
Otterstrom dijo que había dos desafíos principales en el desarrollo del nuevo láser: "Primero, diseñar y fabricar un dispositivo donde la amplificación supere la pérdida y luego descubrir la dinámica contraintuitiva de este sistema", dijo.observar es que si bien el sistema es claramente un láser óptico, también genera ondas hipersónicas muy coherentes ".
El equipo de investigación dijo que estas propiedades pueden conducir a una serie de aplicaciones potenciales que van desde osciladores integrados hasta nuevos esquemas para codificar y decodificar información. "Usando silicio, podemos crear una multitud de diseños láser, cada uno con dinámicas únicas y aplicaciones potenciales,"dijo el coautor Ryan Behunin, profesor asistente en la Universidad del Norte de Arizona y ex miembro del laboratorio Rakich." Estas nuevas capacidades expanden dramáticamente nuestra capacidad de controlar y dar forma a la luz en los circuitos fotónicos de silicio ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Yale . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :