Equipe desenvolve maneira de integrar eletro

23 de agosto de 2023

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pelo Light Publishing Center, Instituto de Óptica, Mecânica Fina e Física de Changchun, CAS

Moduladores eletro-ópticos (EOMs) são elementos cardinais nas redes de comunicação óptica que controlam a amplitude, fase e polarização de uma luz através de sinais elétricos externos. Com o objetivo de realizar EOMs ultracompactos e de alto desempenho, a maioria das investigações hoje em dia tem como alvo dispositivos on-chip que combinam tecnologias de semicondutores com materiais sintonizáveis ​​de última geração. No entanto, os EOMs integrados, como um elemento independente no chip, são comumente separados das fontes de luz.

Assim, interfaces extras que acoplam a luz das fontes de luz aos guias de ondas dos dispositivos on-chip são indispensáveis. Embora esquemas de acoplamento de última geração, incluindo acoplamento de borda e acoplamento de grade, tenham sido empregados, eles ainda sofrem de densidades de integração limitadas e operações de banda estreita, respectivamente.

Além disso, ambos os esquemas de acoplamento exigem alinhamentos ultraprecisos e encapsulamentos complexos, tornando os dispositivos no chip caros para os clientes. Portanto, é necessário um dispositivo EOM que contorne a complexidade do acoplamento e reduza ainda mais as perdas de acoplamento.

Em um novo artigo publicado na Light: Science & Applications, uma equipe de cientistas desenvolveu metodologias que integram diretamente dispositivos EOM na faceta de jumpers de fibra óptica monomodo, conectando dispositivos EOM com fontes de luz usando interfaces padrão de fibras ópticas.

"Adotando as metodologias padrão de nanofabricação desenvolvidas em nosso trabalho anterior, o bloco EOM pode ser integrado diretamente nas pontas das fibras ópticas monomodo, de modo que os EOMs de metafibra evitem intrinsecamente o tratamento de acoplamento", disse o Prof.

Tais EOMs de metafibra plasmônica apresentam uma configuração híbrida plasmônica-orgânica bem definida. Lucrando com metassuperfícies plasmônicas ultrafinas e de alto fator de qualidade, polímeros de EO altamente eficientes e amigáveis ​​à nanofabricação, a amplitude espectral e o fator de qualidade da luz passada são bem controlados para promover a sensibilidade de ressonância para a modulação de EO.

"O mais interessante é que, ao projetar racionalmente os modos plasmônicos, os modos guiados por ondas ressonantes e os modos Fabry-Perot, operações sintonizáveis ​​de banda dupla podem ser alcançadas nas bandas O e S de telecomunicações", acrescentaram os co-autores Lei Zhang e Xinyu Sun. .

Os EOMs de metafibra foram ainda acionados por sinais elétricos de corrente contínua/alternada. A velocidade de modulação do EOM de metafibra pode atingir até 1000 MHz com uma tensão de polarização de ± 9 V, que é o melhor desempenho para EOMs integrados em fibra concentrada.

"Esses EOMs de metafibra fornecem novas perspectivas no projeto de [um] dispositivo EO ultracompacto e de alto desempenho para aplicações onde são necessárias configuração compacta, capacidade altamente integrada e baixa perda de acoplamento, como em lasers de fibra com bloqueio de modo ativo e polarizadores de fibra de banda larga sintonizáveis. Isso O trabalho também oferece um caminho para implementações 'plug-and-play' de dispositivos EO e sistemas ópticos ultracompactos 'tudo em fibras' para comunicações, imagens, detecção e muitos outros", acrescentou o Prof. Jiyong Wang.

Mais Informações: Lei Zhang et al, moduladores eletro-ópticos de metafibras plasmônicas, Light: Science & Applications (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01255-7

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