I ricercatori di fotonica del National Physical Laboratory (NPL) hanno raggiunto lo straordinario creando un diodo costituito da luce che può essere utilizzato, per la prima volta, in circuiti fotonici miniaturizzati, come pubblicato in ottica .

Il dottor Pascal Del'Haye e il suo team all'NPL hanno creato una versione ottica di un diodo che trasmette la luce in una sola direzione, e può essere integrato in circuiti microfotonici. Questa integrazione su piccola scala è stata una grande sfida nella fotonica perché i diodi ottici esistenti richiedono magneti ingombranti.

Il lavoro pionieristico di NPL ha superato i limiti dei diodi basati su magneti ingombranti, utilizzando la luce immagazzinata in minuscoli anelli di vetro a base di chip per formare un diodo.

I diodi sono ben noti nei circuiti elettronici. Trasmettono corrente elettrica in una direzione ma bloccano la corrente nella direzione all'indietro. I diodi sono componenti essenziali di quasi tutti i circuiti elettronici e vengono utilizzati, Per esempio, nei caricabatterie.

La nuova tecnica è stata creata inviando molta luce in un microrisonatore:un anello di vetro su un chip di silicio, della larghezza di un capello umano e sfruttando la potenza ottica circolante per generare l'effetto diodo.

Dottor Jonathan Silver, Ricercatore superiore presso NPL, spiega:"Per creare i diodi ottici abbiamo utilizzato microanelli in grado di immagazzinare quantità di luce estremamente elevate. Ciò significava che, anche se inviavamo solo piccole quantità di luce in questi anelli di vetro, la potenza circolante era paragonabile alla luce generata dai riflettori in un intero stadio di calcio, ma confinata in un dispositivo più piccolo di un capello umano. Le intensità luminose consentono la formazione di un diodo tramite un'interazione luce-luce chiamata effetto Kerr".

Nei loro esperimenti, hanno dimostrato che il campo elettromagnetico della luce che circola in senso orario in questi anelli di vetro blocca efficacemente qualsiasi luce che circola in senso antiorario.

Pascal Del'Haye, Principal Research Scientist del progetto sottolinea:"Questi diodi saranno, per la prima volta, aprire la porta a diodi ottici economici ed efficienti su chip microfotonici, e aprirà la strada a nuovi tipi di circuiti fotonici integrati che potrebbero essere utilizzati per il calcolo ottico.

"Potrebbero anche avere un impatto significativo sui futuri sistemi di telecomunicazione ottica, per un uso più efficiente delle reti di telecomunicazioni."

Leonardo Del Bino, Dottorando sul progetto, ha dichiarato:"Una proprietà notevole di questo nuovo diodo è che le prestazioni migliorano se il campo luminoso che si propaga in avanti viene aumentato. Questo è molto importante, Per esempio, quando si utilizza il diodo per proteggere i diodi laser integrati nel chip dai riflessi posteriori."

Oltre all'uso dei diodi ottici, La ricerca di NPL sull'interazione della luce contropropagante può abilitare nuovi tipi di sensori di rotazione ottici e memorie ottiche.