Um pesquisador da Arizona State University fez outra descoberta usando o érbio de metal de terras raras como material de ganho para um amplificador óptico, desta vez com uma conquista que permitirá seu uso pela primeira vez com tecnologias óticas de pequenos chips. A descoberta atinge um objetivo de décadas no campo da integração fotônica, em que diferentes pequenos componentes ópticos são fortemente combinados para melhor desempenho e facilidade de fabricação.

Detalhes da nova amplificação óptica, "Ganho óptico gigante em um nanofio de silicato de cloreto de érbio de cristal único, "foram publicados na edição online de julho da Nature Photonics .

Cun-Zheng Ning, um professor de engenharia elétrica da ASU, e Hao Sun da Universidade Tsinghua da China, e suas equipes tiveram sucesso em aumentar o ganho óptico do érbio do nível baixo típico de alguns dB para mais de 100 dB por centímetro de propagação. O aumento significativo no ganho óptico possibilitará que materiais à base de érbio sejam integrados em um chip para amplificadores ópticos e lasers.

Em 2011, Ning liderou uma equipe que descobriu aquele sal de silicato de érbio específico, desenvolvido como um nanofio com um perfil mais fino, pode ser um excelente candidato como um material de amplificação fotônica - permite que os engenheiros embalem até 1, 000 vezes mais érbio em amplificadores ópticos, lasers, dispositivos de informação quântica, interruptores e células de energia solar.

Erbium é importante para muitas aplicações, especialmente como um amplificador óptico enterrado junto com fibras ópticas para comunicações entre continentes. O amplificador dopado com érbio é uma tecnologia insubstituível em tal sistema de comunicação de longa distância.

Cientistas e engenheiros têm tentado replicar o sucesso da amplificação do sinal por érbio em plataformas menores, como em um pequeno chip de um sistema fotônico integrado. A nova pesquisa de Ning resolve o problema de que a quantidade de amplificação em uma fibra dopada com érbio típica é muito pequena, e o comprimento necessário é muito longo, para integração em escala de chip.

Embora tenha demorado vários anos desde a descoberta da tecnologia de nanofios de érbio, Ning, Sun e sua equipe foram capazes de realizar um experimento delicado em um único nanofio que revelou o coeficiente de absorção intrínseco. Este processo permitiu que a absorção de materiais fosse medida com precisão pela primeira vez, e, posteriormente, estabelecer o ganho óptico extremamente alto, cerca de duas ordens de magnitude maior do que os materiais de érbio relatados anteriormente.

"Estamos entusiasmados por finalmente termos sido capazes de estabelecer o grande ganho óptico que previmos por anos com base em outras medições que fizemos, "disse Ning." Com base nesta nova tecnologia de nanofio de cristal único, nosso próximo objetivo é integrar vários dispositivos em uma plataforma de silício para circuitos fotônicos integrados. "

"A próxima etapa é demonstrar um dispositivo óptico real, como um amplificador óptico ou um laser com base no alto ganho óptico estabelecido, "disse Sun.