Rispondendo alla crescente domanda di materiali ottici efficienti e sintonizzabili in grado di modulare con precisione la luce per creare una maggiore larghezza di banda nelle reti di comunicazione e nei sistemi ottici avanzati, un team di ricercatori del Photonics Research Lab (PRL) della New York University di Abu Dhabi ha sviluppato un nuovo sistema bidimensionale (2D) materiale in grado di manipolare la luce con eccezionale precisione e perdita minima.
I materiali ottici sintonizzabili (TOM) stanno rivoluzionando la moderna optoelettronica, dispositivi elettronici che rilevano, generano e controllano la luce. Nei circuiti fotonici integrati, il controllo preciso sulle proprietà ottiche dei materiali è fondamentale per sbloccare applicazioni innovative e diverse nella manipolazione della luce.
Materiali bidimensionali come i dicalcogenidi dei metalli di transizione (TMD) e il grafene mostrano notevoli risposte ottiche agli stimoli esterni. Tuttavia, ottenere una modulazione distintiva nella regione degli infrarossi a onde corte (SWIR) pur mantenendo un controllo di fase preciso con una bassa perdita di segnale in un ingombro compatto è stata una sfida persistente.
In un nuovo articolo intitolato "Electro-Optic Tuning in Composite Silicon Photonics Based on Ferroionic 2D Materials" pubblicato su Light:Science &Applications , il team di scienziati, guidato dal ricercatore Ghada Dushaq e dal professore associato di ingegneria elettrica e direttore del laboratorio PRL Mahmoud Rasras, hanno dimostrato una nuova strada per la manipolazione attiva della luce attraverso l'utilizzo di materiale ferroionico 2D CuCrP2 S6 (CCPS).
Integrando materiali primi nel loro genere, bidimensionali e atomicamente sottili in minuscole strutture ad anello su chip di silicio, il team ha migliorato l'efficienza e la compattezza del dispositivo.
Quando integrati su dispositivi ottici in silicio, questi materiali 2D mostrano una notevole capacità di regolare con precisione le proprietà ottiche del segnale trasmesso senza alcuna attenuazione. Questa tecnica ha il potenziale per rivoluzionare il rilevamento ambientale, l'imaging ottico e il calcolo neuromorfico, dove la sensibilità alla luce è fondamentale.
"Questa innovazione offre un controllo preciso sull'indice di rifrazione, minimizzando contemporaneamente al minimo le perdite ottiche, migliorando l'efficienza della modulazione e riducendo l'ingombro, rendendolo adatto all'optoelettronica di prossima generazione", ha affermato Rasras.
"Esiste un'entusiasmante gamma di potenziali applicazioni, dagli array a fasi e dalla commutazione ottica all'uso nel rilevamento ambientale e nella metrologia, nei sistemi di imaging ottico e nei sistemi neuromorfici nelle sinapsi artificiali sensibili alla luce."
Ulteriori informazioni: Ghada Dushaq et al, Sintonizzazione elettroottica nella fotonica composita del silicio basata su materiali 2D ferroionici, Luce:scienza e applicazioni (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01432-2
Informazioni sul giornale: Luce:scienza e applicazioni
Fornito dalla New York University
