Circuitos integrados fotônicos programáveis não voláteis pixelados propostos por pesquisadores na China
Os estados intermediários multiníveis de materiais de mudança de fase realizados pela técnica de escrita a laser abrem suas aplicações potenciais em computação óptica e metasuperfícies reconfiguráveis. Crédito:Wenyu Chen, Shiyuan Liu e Jinlong Zhu. Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong propuseram um circuito integrado fotônico programável pixelado (PICs) com estados intermediários de 20 níveis de materiais de mudança de fase (PCMs) recordes.
O trabalho, publicado no International Journal of Extreme Manufacturing , poderia abrir caminho para as aplicações de PCMs induzidos por laser em fotônica neuromórfica, computação óptica e metassuperfícies reconfiguráveis.
O professor Jinlong Zhu, autor correspondente da Escola de Ciência Mecânica e Engenharia do HUST, explica:"A pesquisa em PICs e metassuperfícies baseados em PCMs programáveis utilizou principalmente recozimento térmico e comutação eletrotérmica. Em contraste, PCMs de vários níveis com laser de espaço livre comutação oferecem flexibilidade significativamente melhorada na modulação de fase."
Os PICs programáveis surgiram como plataformas poderosas em diversos campos, como comunicações ópticas, sensores e redes neurais fotônicas. Devido ao grande contraste do índice de refração (∆n>1) entre os estados amorfo e cristalino dos PCMs de calcogeneto, os pesquisadores investigaram PCMs em plataformas nanofotônicas para executar funções ópticas programáveis.
Embora tenha havido um desenvolvimento significativo de pesquisas sobre PCMs de baixa perda nos estados amorfo e cristalino, o estudo dos estados intermediários multiníveis na escala de mícron ainda está em sua infância. A pesquisa sobre PICs e metassuperfícies baseados em PCMs programáveis utilizou principalmente recozimento térmico e comutação eletrotérmica.
Como resultado, PICs e metassuperfícies programáveis com flexibilidade ultra-alta na modulação de fase usando PCMs multiníveis com comutação de laser em espaço livre foram raramente relatados.
Os pesquisadores investigaram os estados intermediários multiníveis de escrita a laser de um único Sb2 S3 elemento em microescala. Ao otimizar a potência e a quantidade de pulsos de laser, estados intermediários de 20 níveis de Sb único2 S3 pixels foram realizados na faixa de 120 ~ 320 pulsos. O diâmetro dos pixels de transição de fase é de cerca de 1,2 μm, causado pelo laser focado.
Utilizando estados intermediários de vários níveis alcançados pelo sistema de escrita a laser em escala micrométrica, os pesquisadores simularam um Sb2 S3 -baseado em um deslocador de fase em um interferômetro Mach-Zehnder programável e demonstrou que ele poderia atingir uma precisão de mudança de fase de 30 níveis de π no comprimento de onda de 785 nm. Desta forma, a disponibilidade de PICs programáveis não voláteis pixelados em grande escala foi demonstrada por simulação.
O SB2 S3 Os circuitos integrados fotônicos programáveis baseados em matrizes podem ter um impacto positivo nos circuitos fotônicos programáveis de uso geral e nas redes neurais fotônicas. Além disso, as aplicações de dispositivos programáveis induzidos por laser abrem-se para fotônica neuromórfica, computação óptica e metassuperfícies reconfiguráveis.
Os pesquisadores estão continuando o trabalho, aplicando materiais de mudança de fase programáveis pixelados a circuitos integrados fotônicos programáveis e metassuperfícies.
