Nyt 2D-materiale manipulerer lys med bemærkelsesværdig præcision og minimalt tab

Som reaktion på den stigende efterspørgsel efter effektive, justerbare optiske materialer, der er i stand til præcis lysmodulation for at skabe større båndbredde i kommunikationsnetværk og avancerede optiske systemer, har et team af forskere ved NYU Abu Dhabis Photonics Research Lab (PRL) udviklet en ny, todimensionel (2D) materiale, der er i stand til at manipulere lys med enestående præcision og minimalt tab.

Tunable optiske materialer (TOM'er) revolutionerer moderne optoelektronik, elektroniske enheder, der registrerer, genererer og styrer lys. I integrerede fotonikkredsløb er præcis kontrol over materialers optiske egenskaber afgørende for at frigøre banebrydende og forskelligartede applikationer inden for lysmanipulation.

Todimensionelle materialer som Transition Metal Dichalcogenides (TMD'er) og grafen udviser bemærkelsesværdige optiske reaktioner på eksterne stimuli. Det har imidlertid været en vedvarende udfordring at opnå karakteristisk modulering på tværs af et kortbølget infrarødt område (SWIR) og samtidig opretholde præcis fasekontrol ved lavt signaltab inden for et kompakt fodaftryk.

I et nyt papir med titlen "Electro-Optic Tuning in Composite Silicon Photonics Based on Ferroionic 2D Materials" offentliggjort i Light:Science &Applications , holdet af videnskabsmænd, ledet af forsker Ghada Dushaq, og lektor i elektroteknik og direktør for PRL Lab Mahmoud Rasras, har demonstreret en ny mulighed for aktiv lysmanipulation gennem brug af ferroionisk, 2D-materiale CuCrP₂ S₆ (CCPS).

Ved at integrere de første af deres slags, todimensionelle og atomisk tynde materialer i små ringstrukturer på siliciumchips, har teamet forbedret effektiviteten og kompaktheden af ​​enheden.

Når de er integreret i optiske siliciumenheder, udviser disse 2D-materialer en bemærkelsesværdig evne til at finjustere de optiske egenskaber af det transmitterede signal uden nogen form for dæmpning. Denne teknik har potentialet til at revolutionere miljøføling, optisk billeddannelse og neuromorfisk databehandling, hvor lysfølsomhed er nøglen.

"Denne innovation giver præcis kontrol over brydningsindekset, samtidig med at den minimerer optiske tab, forbedrer modulationseffektiviteten og reducerer fodaftrykket, hvilket gør den velegnet til næste generation af optoelektronik," sagde Rasras.

"Der er et spændende udvalg af potentielle applikationer, fra fasede arrays og optisk omskiftning til brug i miljømåling og metrologi, optiske billeddannelsessystemer og neuromorfe systemer i lysfølsomme kunstige synapser."

Flere oplysninger: Ghada Dushaq et al., Elektro-optisk tuning i komposit siliciumfotonik baseret på ferroioniske 2D-materialer, Light:Science &Applications (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01432-2

Journaloplysninger: Lys:Videnskab og applikationer

Leveret af New York University