la luce nel medio infrarosso, che ha una lunghezza d'onda più lunga della luce visibile ma più breve delle microonde, ha molte importanti applicazioni nelle tecnologie di telerilevamento e comunicazione. i ricercatori in Giappone hanno dimostrato il buon funzionamento di numerosi nuovi componenti fotonici che possono guidare efficacemente il passaggio della luce nel medio infrarosso. la ricerca potrebbe portare a Internet più veloce e rilevatori sensibili per molecole importanti come il biossido di carbonio. il team presenta i loro risultati alla conferenza di comunicazione in fibra ottica e alla mostra (ofc), che si tiene dal 20 al 24 marzo a Anaheim, in California, negli Stati Uniti.

i ricercatori hanno costruito i nuovi componenti dal materiale germanio (ge). come il silicio, che è comunemente usato nella convenzionale fotonica nel vicino infrarosso, il germanio è un semiconduttore di gruppo iv, il che significa che si trova nella stessa colonna della tavola periodica e ha proprietà elettriche simili. il germanio ha diverse proprietà che lo rendono particolarmente adatto per trasmettere e guidare la luce nel medio infrarosso, ha detto jian kang, un ph.d. candidato nel gruppo takagi-takenaka nel dipartimento di ingegneria elettrica e sistemi informatici, università di tokyo, Giappone.

Il germanio ha un'elevata trasparenza ottica nella gamma dell'infrarosso centrale, pertanto la luce nel medio infrarosso può facilmente passare attraverso di essa. rispetto al silicio, il germanio ha un certo numero di altre proprietà otticamente interessanti. questi includono un indice di rifrazione più alto, il che significa che la luce passa più lentamente attraverso di essa. il germanio ha anche una maggiore non linearità del terzo ordine, un effetto ottico che può essere sfruttato, ad esempio, per amplificare o fasci di luce a fuoco autonomo. ha un effetto portante libero più forte, il che significa che carica di elettroni e buchi nel materiale può aiutare a modulare la luce. il germanio ha anche un effetto termo-ottico più forte del silicio, il che significa che l'indice di rifrazione può essere controllato più facilmente con la temperatura.

\"Queste proprietà potrebbero rendere i dispositivi ge-based più performanti o addirittura realizzare nuove funzionalità nel medio infrarosso\", ha affermato Kang. inoltre, i recenti progressi sui laser realizzati con materiali a base di ghern e di strained-ge rendono il germanio un materiale promettente per l'integrazione di entrambi i componenti di produzione leggera e dello sterzo leggero sullo stesso chip fotonico, ha detto Kang.

kang ei suoi colleghi hanno progettato e testato diversi componenti fondamentali della guida d'onda fotonica realizzati in germanio, inclusi accoppiatori di griglie, accoppiamenti mmi e risuonatori a micro-anelli. gli accoppiatori sono usati per accoppiare la luce in modo efficiente dallo spazio libero in una guida d'onda, e viceversa, gli accoppiatori mmi sono usati come router o accoppiatori per l'elaborazione del segnale luminoso nella guida d'onda, e i risuonatori a micro-anelli sono usati per filtrare determinate lunghezze d'onda della luce che passa attraverso .

la più grande sfida affrontata dal team era il controllo del processo di fabbricazione del dispositivo, inclusa la lucidatura e l'incisione del wafer al germanio, ha detto Kang.

\"Al momento, le prestazioni del dispositivo ge potrebbero non essere buone come quelle basate su si-state-of-the-art, perché lo studio delle componenti fotoniche ge-based per il medio infrarosso è abbastanza nuovo e rimangono molti problemi nell'ottimizzazione di il processo di fabbricazione \", ha detto. \"Tuttavia, riteniamo che i dispositivi basati su ge abbiano vantaggi intrinseci\".

Le attraenti proprietà ottiche del germanio nel medio infrarosso significano che una guida d'onda ge ottimizzata potrebbe essere più compatta di un dispositivo simile al silicio, il che significa che più chip potrebbero inserirsi nello stesso spazio, ha osservato Kang.

molte molecole importanti, come il biossido di carbonio, assorbono ed emettono luce nel medio infrarosso quando cambiano gli stati vibrazionali, quindi la fotonica a medio infrarosso potrebbe servire come base per nuovi sensori. monitoraggio e rilevamento di emissioni di carbonio, esplosivi nascosti e condizioni di salute come malattie del fegato e cancro sono tutti possibili con sensori ge-based, ha detto Kang.

i chip fotonici basati su ge hanno anche il potenziale per aumentare la larghezza di banda delle comunicazioni in fibra ottica. \"In senso generale, può rendere Internet molto più veloce\", ha detto Kang.

per ora, kang ei suoi colleghi stanno lavorando per migliorare le loro tecniche di fabbricazione. in seguito progettano di costruire più dispositivi, come gli interruttori ottici, e di integrare un dispositivo laser gesn e ge waveguide sullo stesso chip.

esplorare ulteriormente: imec dimostra il modulatore di elettroassorbimento a guida d'onda 50ghz ge

maggiori informazioni: presentazione: \"progettazione e caratterizzazione di componenti ge passivi della guida d'onda su ge-on-isolante per fotonica a medio infrarosso\", di jian kang, xiao yu, mitsuru takenaka e shinichi takagi.

fornito da: optical society of america

fonte: Phys

per ulteriori informazioni, si prega di visitare il nostro sito: http://www.semiconductorwafers.net ,

mandaci una email a angel.ye@powerwaywafer.com o powerwaymaterial@gmail.com .