Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han demostrado un nuevo nivel de aislamiento óptico necesario para avanzar en el procesamiento de la señal óptica en el chip. La técnica que involucra la interacción de luz y sonido se puede implementar en casi cualquier proceso de fundición fotónica y puede impactar significativamentecomputación óptica y sistemas de comunicación ". Los aisladores ópticos de baja pérdida son componentes críticos para el enrutamiento y protección de señales, pero su integración a escala de chip en los circuitos fotónicos aún no es práctica. Los aisladores actúan como diodos ópticos al permitir que la luz pase a través de una dirección mientras se bloqueaen la dirección opuesta ", explicó Gaurav Bahl, profesor asistente de ciencias mecánicas e ingeniería en Illinois." En este estudio, demostramos que se puede obtener un aislamiento óptico completo dentro de cualquier guía de onda dieléctrica usando un enfoque muy simple y sin el usode imanes o materiales magnéticos "
Las características clave de los aisladores ópticos ideales son que deben permitir la luz con cero pérdidas en una dirección, mientras absorben la luz perfectamente en la dirección opuesta, es decir, la condición de aislamiento 'completo'. Los aisladores ideales también deben tener un ancho de banda amplio y deben serlineal, es decir, la longitud de onda de la señal óptica no cambia a través del dispositivo y las propiedades son independientes de la intensidad de la señal. El mejor método, hasta la fecha, para lograr el aislamiento con estas características ha sido a través del efecto de rotación Faraday magnetoóptico que se produce en materiales girotrópicos especiales., por ejemplo, cristales de granate. Desafortunadamente, esta técnica ha demostrado ser difícil de implementar en fotónica a escala de chip debido a la complejidad de fabricación, la dificultad para confinar localmente los campos magnéticos y las pérdidas significativas de material. A la luz de este desafío, varias alternativas no magnéticas para romper la reciprocidadhan sido explorados tanto teórica como experimentalmente.
En un estudio anterior, el equipo de investigación de Bahl demostró experimentalmente, por primera vez, el fenómeno de la Transparencia Inducida por Dispersión de Brillouin BSIT, en el que el acoplamiento de luz-sonido se puede utilizar para reducir la velocidad, acelerar y bloquear la luz en unguía de onda óptica.
"El aspecto más significativo de ese descubrimiento es la observación de que BSIT es un fenómeno no recíproco: la transparencia solo se genera de una manera. En la otra dirección, el sistema aún absorbe luz", dijo Bahl.el comportamiento recíproco puede explotarse para construir aisladores y circuladores que son herramientas indispensables en el juego de herramientas de un diseñador óptico "
"En este trabajo, demostramos experimentalmente el aislamiento óptico lineal completo en un sistema de resonador de guía de onda compuesto completamente de vidrio de sílice, empujando la interacción BSIT hacia el régimen de acoplamiento fuerte y probando la transmisión óptica a través de la guía de onda en las direcciones hacia adelante y hacia atrássimultáneamente ", declaró JunHwan Kim, un estudiante graduado y primer autor del artículo," Aparecimiento óptico lineal completo en la microescala con pérdida ultrabaja ", que aparece en Informes científicos .
"Experimentalmente, hemos demostrado un aislador lineal capaz de generar un récord de 78.6 dB de contraste para solo 1 dB de pérdida de inserción hacia adelante dentro de la banda de aislamiento", agregó J. Kim. "Esto significa que la luz que se propaga hacia atrás es casi100 millones de veces más fuertemente suprimido que la luz en la dirección de avance. También demostramos la reconfigurabilidad óptica dinámica de la dirección de aislamiento ".
"Actualmente, el efecto se ha demostrado en un ancho de banda estrecho. En el futuro, también se puede abordar un aislamiento de ancho de banda más amplio si la guía de onda y el resonador están integrados en el chip, ya que se pueden eliminar los problemas mecánicos restantes y se pueden diseñar los modos de interacciónprecisamente ", dijo Bahl." Lograr un aislamiento óptico lineal completo a través de interacciones opto-mecánicas como BSIT que ocurren en todos los medios, independientemente de la cristalinidad o la amorficidad, la estructura de la banda del material, el sesgo magnético o la presencia de ganancia, asegura que la técnica pueda implementarsecon casi cualquier material óptico en casi cualquier fundición fotónica comercial "
Dado que evita los campos magnéticos o los campos de activación de radiofrecuencia, este enfoque es particularmente atractivo para las tecnologías de microsistemas de átomos fríos a escala de chip, tanto para el aislamiento y el encofrado de señales ópticas como para la protección del láser en el chip sin pérdida.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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