Un piano per incorporare una terza guida d'onda piegata in uno splitter di luce a base di silicio ha portato i ricercatori di A*STAR a sviluppare un dispositivo in grado di migliorare di 30 volte l'efficienza di divisione. Il nuovo light splitter su chip segna un importante passo avanti nel miglioramento dei sistemi di trasmissione dati ad alte prestazioni, così come le applicazioni nel calcolo quantistico.

La manipolazione della luce nei dispositivi su microscala è un pilastro fondamentale dei circuiti ottici ad alta velocità alla base delle comunicazioni e delle tecnologie di prossima generazione come l'informatica quantistica. La luce è veloce e a bassa potenza, e può essere codificato per trasmettere dati in vari modi. Come spiega Thomas Ang dell'A*STAR Institute of High Performance Computing (IHPC), affinché queste manipolazioni siano affidabili ed efficienti, la luce deve essere il più "pura" possibile, non solo strettamente confinata attorno a una lunghezza d'onda specifica, ma anche di una polarizzazione uniforme.

"La luce è costituita da una miscela di due componenti di polarizzazione, " Dice Ang. "I divisori di fascio di polarizzazione vengono utilizzati per separare un fascio di polarizzazione mista in due canali per ciascuna polarizzazione".

Quando la scissione è imperfetta, i due canali possono contenere piccole proporzioni della polarizzazione opposta, un effetto noto come diafonia.

"I divisori di fascio di polarizzazione con bassa diafonia sono molto importanti per un'elevata fedeltà del segnale nelle applicazioni di interconnessione ottica ad alta velocità, "dice Jun Rong Ong, Il partner di Ang nello studio. "La tecnologia attuale è limitata a un livello di diafonia, chiamato rapporto di estinzione, di circa 25 decibel, che è abbastanza alto da influenzare la trasmissione di dati ad alta velocità."

Il campo dei divisori di fascio di polarizzazione (PBS) è ben sviluppato, e ci sono stati molti tentativi di superare questo limite di 25 decibel nei dispositivi a base di silicio come standard del settore per la fabbricazione. Ang, Ong e i loro colleghi hanno pensato a come sfidare questo limite, e ha avuto l'idea di aggiungere una terza guida d'onda, essenzialmente un canale o un percorso per instradare la luce su un chip, quando lo status quo ne imponeva non più di due.

"Eravamo interessati alle guide d'onda per la luce di flessione e di instradamento, e concettualizzato il nostro nuovo design dopo un brainstorming all'interno del nostro team, " dice Ang. "Abbiamo testato la nostra ipotesi utilizzando simulazioni al computer e siamo stati entusiasti di scoprire che il dispositivo ha superato alcuni dei migliori risultati pubblicati della categoria".

Lavorando con i collaboratori della Singapore University of Technology and Design, il team ha quindi fabbricato il dispositivo a tre guide d'onda (vedi immagine) e ha confermato il suo rapporto di estinzione notevolmente migliorato di 40 decibel, che rappresenta un'ulteriore riduzione di 30 volte della diafonia di polarizzazione.

"Ci aspettiamo inoltre che il dispositivo possa essere ulteriormente migliorato ottimizzando il suo design, "dice Ong.