Il team sviluppa un modo per integrare l'elettronica

23 agosto 2023

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a cura del Light Publishing Center, dell'Istituto di ottica di Changchun, della meccanica e della fisica fine, CAS

I modulatori elettro-ottici (EOM) sono elementi cardinali nelle reti di comunicazione ottica che controllano l'ampiezza, la fase e la polarizzazione di una luce tramite segnali elettrici esterni. Con l'obiettivo di realizzare EOM ultracompatti e ad alte prestazioni, la maggior parte delle ricerche oggigiorno si concentra su dispositivi su chip che combinano tecnologie di semiconduttori con materiali sintonizzabili all'avanguardia. Tuttavia, gli EOM integrati, in quanto elemento indipendente su chip, sono comunemente separati dalle sorgenti luminose.

Pertanto sono indispensabili interfacce aggiuntive che accoppiano la luce delle sorgenti luminose alle guide d'onda dei dispositivi su chip. Sebbene siano stati impiegati schemi di accoppiamento all'avanguardia che includono l'accoppiamento dei bordi e l'accoppiamento del reticolo, soffrono ancora rispettivamente di densità di integrazione limitate e operazioni a banda stretta.

Inoltre, entrambi gli schemi di accoppiamento richiedono allineamenti estremamente accurati e incapsulamenti complessi, rendendo i dispositivi su chip costosi per i clienti. Pertanto, è necessario un dispositivo EOM che eluda la complessità dell'accoppiamento e riduca ulteriormente le perdite di accoppiamento.

In un nuovo articolo pubblicato su Light: Science & Applications, un team di scienziati ha sviluppato metodologie che integrano direttamente i dispositivi EOM sul lato dei ponticelli in fibra ottica monomodale, collegando i dispositivi EOM con sorgenti luminose utilizzando interfacce standard di fibre ottiche.

"Abbracciando le metodologie standard di nanofabbricazione sviluppate nel nostro lavoro precedente, il blocco EOM può essere integrato direttamente sulle punte delle fibre ottiche monomodali, quindi gli EOM in metafibra evitano intrinsecamente il trattamento di accoppiamento", ha affermato il Prof. Min Qiu.

Tali EOM di metafibra plasmonica presentano una configurazione ibrida plasmonica-organica ben definita. Approfittando di metasuperfici plasmoniche ultrasottili e di alto fattore di qualità, polimeri EO altamente efficienti e adatti alla nanofabbricazione, l'ampiezza spettrale e il fattore di qualità della luce trasmessa sono ben controllati per promuovere la sensibilità di risonanza per la modulazione dell'EO.

"Ancora più interessante, progettando [razionalmente] le modalità plasmoniche, le modalità guidate d'onda risonanti e le modalità Fabry-Perot, è possibile ottenere operazioni dual-band sintonizzabili nelle bande O e S delle telecomunicazioni", hanno aggiunto i co-primi autori Lei Zhang e Xinyu Sun. .

Le EOM della metafibra sono state ulteriormente guidate da segnali elettrici a corrente continua/alternata. La velocità di modulazione dell'EOM in metafibra può raggiungere i 1000 MHz con una tensione di polarizzazione di ±9 V, che è la prestazione migliore per gli EOM concentrati in fibra integrata.

"Tali EOM in metafibra offrono nuove prospettive sulla progettazione di [un] dispositivo EO ultracompatto e ad alte prestazioni per applicazioni in cui sono richieste configurazione compatta, capacità altamente integrata e bassa perdita di accoppiamento, come nei laser a fibra con blocco della modalità attiva e nei polarizzatori in fibra a banda larga sintonizzabili. Questo Il lavoro offre anche una strada per implementazioni "plug-and-play" di dispositivi EO e sistemi ottici ultracompatti "tutto in fibra" per comunicazioni, imaging, rilevamento e molti altri," ha aggiunto il prof. Jiyong Wang.

Maggiori informazioni: Lei Zhang et al, Modulatori elettro-ottici delle metafibre plasmoniche, Light: Science & Applications (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01255-7

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