Un nuovo amplificatore di luce sviluppato presso l'Università di Twente non solo amplifica i segnali luminosi su un chip fotonico, ma migliora anche l'applicabilità di quei chip. Grazie a segnali luminosi più forti, i chip rivelatori di virus o marcatori tumorali possono essere resi più sensibili, e le auto autonome potrebbero scansionare meglio l'ambiente circostante. Uno dei maggiori vantaggi del nuovo amplificatore è la sua piccola dimensione. Per preparare questo concetto per l'introduzione sul mercato, La professoressa Sonia Garcia Blanco ha ricevuto una borsa di studio Proof of Concept del Consiglio europeo della ricerca

I circuiti fotonici integrati (PIC) vengono introdotti in un numero crescente di applicazioni. Questi componenti elaborano i segnali luminosi. I PIC possono essere trovati nella rilevazione medica, nei datacenter e nell'elaborazione del segnale 5G. E le auto autonome del futuro dipendono fortemente dal LIDAR (rilevamento e distanza della luce). Più forte è il segnale di uscita, meglio l'auto sarà in grado di valutare correttamente l'ambiente circostante. Come in elettronica, gli amplificatori ottici amplificano i segnali ottici. Però, nel caso della fotonica, gli amplificatori non sono spesso integrati sullo stesso chip e quindi devono essere collegati separatamente, che può rendere il sistema vulnerabile e con perdite. Sonia Garcia Blanco e il suo team hanno ora sviluppato un amplificatore che supera questi svantaggi. Si avvale della combinazione di ossido di alluminio ed erbio, e un'innovativa tecnica di accoppiamento.

Doppio strato

L'erbio è spesso usato negli amplificatori in fibra ottica (EDFA), ma questo si traduce principalmente in componenti ingombranti. Grazie alla corretta combinazione di materiale, concentrazione di erbio e architettura della guida d'onda, l'amplificatore può essere reso molto piccolo, fornendo allo stesso tempo un elevato guadagno ottico. Una domanda importante è come collegare l'amplificatore con il resto del circuito fotonico. Ciò si ottiene utilizzando una tecnologia di accoppiatori a doppio strato fotonico sviluppata nel gruppo di Garcia-Blanco. Uno speciale design rastremato consente di trasferire la luce avanti e indietro tra il circuito fotonico passivo di nitruro di silicio e la sezione dell'amplificatore con perdite trascurabili. In questo modo, la sezione dell'amplificatore diventa un elemento costitutivo che può essere introdotto dai progettisti di chip in qualsiasi chip fotonico che richiede amplificazione. Assomiglia al modo in cui i blocchi elettronici possono essere introdotti su ogni parte di un chip elettronico.

Garcia Blanco dice, "Il nostro blocco di costruzione del guadagno ottico affronta gli attuali problemi di prestazioni, scalabilità e flessibilità."