Um plano para incorporar um terceiro guia de ondas dobrado em um divisor de luz à base de silício levou os pesquisadores do A * STAR a desenvolver um dispositivo capaz de melhorar 30 vezes a eficiência de divisão. O novo divisor de luz no chip marca um grande avanço na melhoria dos sistemas de transmissão de dados de alto desempenho, bem como aplicações em computação quântica.

A manipulação da luz em dispositivos em microescala é um pilar fundamental dos circuitos ópticos de alta velocidade que sustentam as comunicações e as tecnologias de próxima geração, como a computação quântica. A luz é rápida e de baixo consumo de energia, e pode ser codificado para transmitir dados de várias maneiras. Como Thomas Ang do Instituto A * STAR de Computação de Alto Desempenho (IHPC) explica, para que essas manipulações sejam confiáveis ​​e eficientes, a luz precisa ser o mais "pura" possível - não apenas confinada em um comprimento de onda específico, mas também de uma polarização uniforme.

"A luz consiste em uma mistura de dois componentes de polarização, "Diz Ang." Divisores de feixe de polarização são usados ​​para separar um feixe de polarização mista em dois canais para cada polarização. "

Quando a divisão é imperfeita, os dois canais podem conter pequenas proporções de polarização oposta, um efeito conhecido como diafonia.

"Divisores de feixe de polarização com baixa diafonia são muito importantes para alta fidelidade de sinal em aplicações de interconexão óptica de alta velocidade, "diz Jun Rong Ong, Parceira de Ang no estudo. "A tecnologia atual é limitada a um nível de diafonia, chamada de taxa de extinção, de cerca de 25 decibéis, que é alto o suficiente para afetar a transmissão de dados em alta velocidade. "

O campo de divisores de feixe de polarização (PBSs) é bem desenvolvido, e tem havido muitas tentativas de quebrar esse limite de 25 decibéis em dispositivos baseados em silício como o padrão da indústria para fabricação. Ang, Ong e seus colegas pensaram em maneiras de desafiar esse limite, e teve a ideia de adicionar um terceiro guia de ondas - essencialmente um canal ou caminho para direcionar a luz em um chip - quando o status quo não ditava mais do que dois.

"Estávamos interessados ​​em guias de ondas para dobrar e direcionar a luz, e conceitualizamos nosso novo design após um brainstorming com nossa equipe, "diz Ang." Testamos nossa hipótese usando simulações de computador e ficamos entusiasmados ao descobrir que o dispositivo superou alguns dos melhores resultados publicados da classe. "

Trabalhando com colaboradores da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura, a equipe então fabricou o dispositivo de três guias de ondas (veja a imagem) e confirmou sua taxa de extinção amplamente melhorada de 40 decibéis, representando uma redução adicional de 30 vezes na diafonia de polarização.

"Também esperamos que o dispositivo possa ser melhorado ainda mais com a otimização de seu design, "diz Ong.