Codificando informações em luz, e transmiti-lo por meio de fibras ópticas está no cerne das comunicações ópticas. Com uma perda incrivelmente baixa de 0,2 dB / km, as fibras ópticas feitas de sílica lançaram as bases das atuais redes globais de telecomunicações e de nossa sociedade da informação.

Essa perda óptica ultrabaixo é igualmente essencial para fotônica integrada, que permitem a síntese, processamento e detecção de sinais ópticos usando guias de onda no chip. Hoje, uma série de tecnologias inovadoras são baseadas em fotônica integrada, incluindo lasers semicondutores, moduladores e fotodetectores, e são usados ​​extensivamente em data centers, comunicações, detecção e computação.

Os chips fotônicos integrados são geralmente feitos de silício, que é abundante e tem boas propriedades ópticas. Mas o silício não pode realizar todas as funções necessárias na fotônica integrada, então novas plataformas de materiais surgiram. Um deles é o nitreto de silício (Si ₃ N ₄ ), cuja perda ótica excepcionalmente baixa (ordens de magnitude inferior à do silício), o tornou o material de escolha para aplicações para as quais a baixa perda é crítica, como lasers de largura de linha estreita, linhas de atraso fotônico, e fotônica não linear.

Agora, os cientistas do grupo do professor Tobias J. Kippenberg da Escola de Ciências Básicas da EPFL desenvolveram uma nova tecnologia para construir circuitos fotônicos integrados de nitreto de silício com baixas perdas ópticas recordes e pequenas pegadas. O trabalho é publicado em Nature Communications .

Combinando nanofabricação e ciência de materiais, a tecnologia é baseada no processo Damasceno fotônico desenvolvido na EPFL. Usando este processo, a equipe fez circuitos integrados de perdas ópticas de apenas 1 dB / m, um valor recorde para qualquer material fotônico integrado não linear. Essa baixa perda reduz significativamente o orçamento de energia para a construção de pentes de frequência óptica em escala de chip ("microcombs"), usado em aplicações como transceptores ópticos coerentes, sintetizadores de micro-ondas de baixo ruído, LiDAR, computação neuromórfica, e até mesmo relógios atômicos ópticos. A equipe usou a nova tecnologia para desenvolver guias de onda com um metro de comprimento em chips 5x5 mm2 e microrressonadores de fator de alta qualidade. Eles também relatam alto rendimento de fabricação, o que é essencial para o aumento da produção industrial.

"Esses dispositivos de chip já foram usados ​​para amplificadores ópticos paramétricos, lasers de largura de linha estreita e pentes de frequência em escala de chip, "diz o Dr. Junqiu Liu, que liderou a fabricação no Centro de MicroNanoTecnologia (CMi) da EPFL." Também estamos ansiosos para ver nossa tecnologia sendo usada para aplicações emergentes, como LiDAR coerente, redes neurais fotônicas, e computação quântica. "