Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Ny lysforstærker kan booste potentialet i fotonik

Wafer med både passive komponenter af siliciumnitrid og de nye forstærkere af erbium-doteret aluminiumoxid. Kredit:University of Twente

En ny lysforstærker udviklet ved University of Twente øger ikke kun lyssignalerne på en fotonisk chip, men det forbedrer også anvendeligheden af ​​disse chips. Takket være stærkere lyssignaler, detektorchips for vira eller tumormarkører kan gøres mere følsomme, og autonome biler kunne bedre scanne deres omgivelser. En af de store fordele ved den nye forstærker er dens lille størrelse. For at forberede dette koncept til markedsintroduktion, Professor Sonia Garcia Blanco modtog en Proof of Concept-bevilling fra Det Europæiske Forskningsråd

Fotoniske integrerede kredsløb (PIC'er) introduceres i et stigende antal applikationer. Disse komponenter behandler lyssignaler. PIC'er kan findes i medicinsk detektion, i datacentre og 5G-signalbehandling. Og fremtidens autonome biler er stærkt afhængige af LIDAR (lysdetektion og rækkevidde). Jo stærkere udgangssignalet er, jo bedre vil bilen være i stand til korrekt at vurdere sine omgivelser. Som i elektronik, optiske forstærkere øger optiske signaler. Imidlertid, i tilfælde af fotonik, forstærkere er ikke ofte integreret på den samme chip og skal derfor tilsluttes separat, som kan gøre systemet tabt og sårbart. Sonia Garcia Blanco og hendes team har nu udviklet en forstærker, der overvinder disse ulemper. Det gør brug af kombinationen af ​​aluminiumoxid og erbium, og en innovativ koblingsteknik.

Dobbelt lag

Erbium bruges ofte i fiberoptiske forstærkere (EDFA'er), men dette resulterer for det meste i omfangsrige komponenter. Takket være den korrekte kombination af materiale, erbiumkoncentration og bølgelederarkitektur, forstærkeren kan gøres meget lille, samtidig med at den giver høj optisk forstærkning. Et stort spørgsmål er, hvordan man forbinder forstærkeren med resten af ​​det fotoniske kredsløb. Dette opnås ved at bruge en dobbelt fotonisk lagkoblerteknologi udviklet i Garcia-Blancos gruppe. Et specielt tilspidset design tillader at overføre lyset frem og tilbage mellem det passive siliciumnitrid fotoniske kredsløb og forstærkerdelen med ubetydeligt tab. På denne måde forstærkerdelen bliver en byggesten, der kan introduceres af chipdesignere i enhver fotonisk chip, der kræver forstærkning. Det ligner den måde, elektroniske byggeklodser kan introduceres på hver del af en elektronisk chip.

Garcia Blanco siger, "Vores byggesten til optisk forstærkning løser de aktuelle problemer med ydeevne, skalerbarhed og fleksibilitet."

Optisk forstærker setup med aluminiumoxid og erbium. Kredit:University of Twente