O estudante de doutorado da UD, Zi Wang, trabalha em um laboratório de óptica em Evans Hall. Crédito:University of Delaware
Os sinais de um farol para os navios no mar são um dos primeiros exemplos de comunicação óptica, o uso da luz para transmitir informações. Hoje, pesquisadores na área de fotônica integrada estão usando princípios de comunicação óptica para construir dispositivos de alta tecnologia, como computadores ultrarrápidos, que utilizam luz em vez de eletricidade.
Na Universidade de Delaware, uma equipe de pesquisa liderada por Tingyi Gu, professor assistente de engenharia elétrica e da computação, projetou uma plataforma fotônica integrada com um metalens unidimensional - uma lente fina que pode ser projetada em nanoescala para focar a luz de uma maneira específica - e metassuperfícies - pequenas superfícies feitas com nanoestruturas para manipular a luz transmitida ou refletida - que limitam o perda de informações. A equipe recentemente descreveu seu dispositivo no jornal Nature Communications .
"É uma nova maneira de obter fotônica integrada em comparação com a forma convencional, "disse o estudante de doutorado Zi Wang, o primeiro autor do artigo.
A equipe fabricou um minúsculo metalens em um chip baseado em silício programado com centenas de minúsculas ranhuras de ar, permitindo o processamento de sinal óptico paralelo dentro do minúsculo chip. Eles demonstraram alta transmissão de sinal com menos de um decibel de perda em uma largura de banda de 200 nanômetros. Quando eles colocaram três de suas metassuperfícies juntas, eles demonstraram funcionalidades de transformação e diferenciação de Fourier - técnicas importantes nas ciências físicas que dividem as funções em partes constituintes.
Uma equipe de pesquisa da Universidade de Delaware fabricou um minúsculo metalens - uma lente fina que pode ser projetada em nanoescala para focar a luz de uma maneira específica - em um chip baseado em silício programado com centenas de minúsculas ranhuras de ar, permitindo o processamento de sinal óptico paralelo dentro do minúsculo chip. Crédito:University of Delaware
"Este é o primeiro artigo a usar metassuperfícies de baixa perda na plataforma fotônica integrada, "disse Gu." Nossa estrutura é de banda larga e baixa perda, o que é crítico para comunicações ópticas com eficiência energética. "
O que mais, o novo dispositivo desenvolvido na UD é muito menor e mais leve do que os dispositivos convencionais de seu tipo. Não requer o alinhamento manual das lentes, por isso é mais robusto e escalonável em comparação com as plataformas ópticas tradicionais de espaço livre, que requerem muita paciência e tempo para serem configurados.
Este novo dispositivo pode ter aplicações em imagens, detecção e processamento de informação quântica, como óptica de transformação no chip, operações matemáticas e espectrômetros. Com mais desenvolvimento, esta tecnologia também pode ser útil em aplicações de aprendizagem profunda e redes neurais na computação.
"É muito mais rápido do que as estruturas convencionais, "disse Gu." Ainda existem muitos desafios técnicos quando você tenta controlá-los ativamente, mas esta é uma nova plataforma com a qual estamos começando e trabalhando. "
