Un tsunami mantiene su forma de onda a través de largas distancias a través del océano, conservando su poder e 'información' lejos de su fuente.
En ciencias de la comunicación, es vital retener información en una fibra óptica que se extiende por continentes. Idealmente, esto requiere la manipulación de la luz en chips de silicio en el origen y el extremo de recepción de la fibra sin alterar la forma de onda del paquete fotónico de información.Hacerlo ha eludido a los científicos hasta ahora.
Una colaboración entre el Instituto Nano de la Universidad de Sydney y la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur ha manipulado por primera vez una onda de luz, o información fotónica, en un chip de silicio que conserva su 'forma' general.
Tales ondas, ya sea un tsunami o un paquete fotónico de información, se conocen como 'solitones'. El equipo de Sydney-Singapur ha observado por primera vez la dinámica de 'solitones' en un nitruro rico en ultra silicio USRNdispositivo fabricado en Singapur utilizando herramientas de caracterización óptica de vanguardia en Sydney Nano.
Este trabajo fundamental, publicado hoy en Revisiones de láser y fotónica , es importante porque la mayoría de la infraestructura de comunicaciones todavía se basa en dispositivos basados en silicio para la propagación y recepción de información. La manipulación de solitones en el chip podría permitir acelerar la infraestructura y los dispositivos de comunicaciones fotónicas.
Ezgi Sahin, estudiante de doctorado en SUTD realizó los experimentos con el Dr. Andrea Blanco Redondo en la Universidad de Sydney.
"La observación de la dinámica de solitones complejos allana el camino para una amplia gama de aplicaciones, más allá de la compresión de pulso, para el procesamiento de señal óptica en chip", dijo Sahin. "Estoy feliz de ser parte de esta gran asociación entrelas dos instituciones con una colaboración profunda en teoría, fabricación de dispositivos y medición "
El coautor del estudio y director de Sydney Nano, profesor Ben Eggleton, dijo: "Esto representa un gran avance para el campo de la física de solitones y es de fundamental importancia tecnológica".
"Solitones de esta naturaleza, llamados solitones de Bragg, se observaron por primera vez hace unos 20 años en fibras ópticas, pero no se han informado en un chip porque el material de silicio estándar en el que se basan los chips limita la propagación. Esta demostración, que se basa en una versión ligeramente modificada de silicio que evita estas restricciones, abre el campo para un paradigma completamente nuevo para manipular la luz en un chip ".
El profesor Dawn Tan, coautor del artículo en SUTD, dijo: "Pudimos demostrar convincentemente la formación de solitones y la fisión de Bragg debido al diseño único de rejilla de Bragg y la plataforma de material de nitruro rico en silicio USRNutilizamos. Esta plataforma evita la pérdida de información que ha comprometido demostraciones anteriores ".
Los solitones son pulsos que se propagan sin cambiar de forma y pueden sobrevivir a colisiones e interacciones. Se observaron por primera vez en un canal escocés hace 150 años y son familiares en el contexto de las olas de tsunami, que se propagan miles de kilómetros sin cambiar de forma.
Las ondas ópticas de solitón se han estudiado desde la década de 1980 en fibras ópticas y ofrecen una enorme promesa para los sistemas de comunicación óptica porque permiten que los datos se envíen a largas distancias sin distorsión. Solitones de Bragg, que derivan sus propiedades de las rejillas de Bragg estructuras periódicas grabadas enal sustrato de silicio, puede estudiarse a escala de la tecnología de chips, donde pueden aprovecharse para el procesamiento avanzado de señales.
Se llaman solitones de Bragg por Lawrence Bragg, nacido en Australia, y su padre William Henry Bragg, quienes discutieron por primera vez el concepto de la reflexión de Bragg en 1913 y luego ganaron el Premio Nobel de Física. Son la única pareja de padre e hijo quehan ganado premios Nobel
Los solitones de Bragg se observaron por primera vez en 1996 en rejillas Bragg en fibras ópticas. Esto fue demostrado por el profesor Eggleton mientras trabajaba en su doctorado en los Laboratorios Bell.
La naturaleza a base de silicio del dispositivo de rejilla Bragg también garantiza la compatibilidad con el procesamiento complementario de semiconductores de óxido de metal CMOS. La capacidad de iniciar de manera confiable la compresión y la fisión del solitón permite que se generen fenómenos ultrarrápidos con pulsos más largos que los previamente requeridos.La miniaturización a escala también aumenta la velocidad de los procesos de señal óptica en aplicaciones que requieren compacidad.
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Materiales proporcionados por Universidad de Sydney . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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