Pesquisadores da George Washington University desenvolveram e demonstraram pela primeira vez um modulador eletro-óptico à base de silício que é menor, tão rápido e mais eficiente do que as tecnologias de ponta. Ao adicionar óxido de índio e estanho (ITO) - um óxido condutor transparente encontrado em telas sensíveis ao toque e células solares - a uma plataforma de chip fotônico de silício, os pesquisadores foram capazes de criar um dispositivo compacto de 1 micrômetro de tamanho e capaz de produzir gigahertz-rápido, ou 1 bilhão de vezes por segundo, modulação do sinal.

Os moduladores eletro-ópticos são os cavalos de batalha da Internet. Eles convertem dados elétricos de computadores e smartphones em fluxos de dados ópticos para redes de fibra óptica, permitindo comunicações de dados modernas como streaming de vídeo. A nova invenção é oportuna, uma vez que a demanda por serviços de dados está crescendo rapidamente e se movendo em direção às redes de comunicação da próxima geração. Aproveitando sua pegada compacta, conversores eletro-ópticos podem ser utilizados como transdutores em hardware de computação óptica, como redes neurais artificiais ópticas que imitam o cérebro humano e uma infinidade de outras aplicações para a vida moderna.

Os moduladores eletro-ópticos em uso hoje têm geralmente entre 1 milímetro e 1 centímetro de tamanho. Reduzir seu tamanho permite maior densidade de embalagem, o que é vital em um chip. Embora o silício muitas vezes sirva como a estrutura passiva na qual os circuitos integrados fotônicos são construídos, a interação de matéria leve de materiais de silício induz uma mudança de índice óptico bastante fraca, exigindo uma pegada maior do dispositivo. Embora os ressonadores possam ser usados ​​para aumentar este efeito eletro-óptico fraco, eles estreitam o alcance óptico de operação dos dispositivos e geram alto consumo de energia dos elementos de aquecimento necessários.

Ao adicionar heterogeneamente uma camada de material fino de óxido de índio e estanho ao chip de guia de onda fotônico de silício, pesquisadores da George Washington University, liderado por Volker Sorger, um professor associado de engenharia elétrica e da computação, demonstraram uma mudança de índice óptico 1, 000 vezes maior que o silício. Ao contrário de muitos projetos baseados em ressonadores, este dispositivo de banda larga espectral é estável contra mudanças de temperatura e permite que um único cabo de fibra óptica carregue vários comprimentos de onda de luz, aumentando a quantidade de dados que podem ser movidos por um sistema.

"Estamos muito satisfeitos por ter alcançado este objetivo de uma década de demonstrar um modulador ITO rápido em GHz. Isso define um novo horizonte para dispositivos reconfiguráveis ​​fotônicos de próxima geração com desempenho aprimorado, mas de tamanho reduzido, "disse o Dr. Sorger.

O papel, "Broadband Sub-λ GHz ITO Plasmonic Mach Zehnder Modulator on Silicon Photonics, "foi publicado hoje na revista Optica .