Il lavoro, riportato sull'International Journal of Extreme Manufacturing , potrebbe aprire la strada alle applicazioni dei PCM indotti dal laser nella fotonica neuromorfica, nel calcolo ottico e nelle metasuperfici riconfigurabili.

Il Prof. Jinlong Zhu, autore corrispondente presso la Scuola di Scienze Meccaniche e Ingegneria dell'HUST, spiega:"La ricerca su PIC e metasuperfici programmabili basati su PCM ha utilizzato principalmente la ricottura termica e la commutazione elettrotermica. Al contrario, i PCM multilivello con laser nello spazio libero la commutazione offre una flessibilità notevolmente migliorata nella modulazione di fase."

I PIC programmabili sono emersi come potenti piattaforme in una varietà di campi, come le comunicazioni ottiche, i sensori e le reti neurali fotoniche. A causa dell'elevato contrasto dell'indice di rifrazione (∆_n>1) tra gli stati amorfo e cristallino dei PCM calcogenuri, i ricercatori hanno studiato i PCM in piattaforme nanofotoniche per eseguire funzioni ottiche programmabili.

Sebbene vi sia stato un significativo sviluppo della ricerca sui PCM a basse perdite negli stati amorfo e cristallino, lo studio degli stati intermedi multilivello su scala micron è ancora agli inizi. La ricerca su PIC e metasuperfici programmabili basati su PCM ha utilizzato principalmente la ricottura termica e la commutazione elettrotermica.

Di conseguenza, raramente sono stati segnalati PIC programmabili e metasuperfici con altissima flessibilità nella modulazione di fase utilizzando PCM multilivello con commutazione laser nello spazio libero.

I ricercatori hanno studiato gli stati intermedi multilivello di scrittura laser di un singolo Sb₂ S₃ elemento su scala microscopica. Ottimizzando la potenza e la quantità degli impulsi laser, 20 stati intermedi di livello del singolo Sb₂ S₃ i pixel sono stati realizzati nell'intervallo di 120 ~ 320 impulsi. Il diametro dei pixel di transizione di fase è di circa 1,2 μm, causato dal laser focalizzato.

Utilizzando stati intermedi multilivello ottenuti tramite un sistema di scrittura laser su scala micron, i ricercatori hanno simulato un Sb₂ S₃ sfasatore in un interferometro Mach-Zehnder programmabile e ha dimostrato che potrebbe raggiungere una precisione di sfasamento di 30 livelli pari a π alla lunghezza d'onda di 785 nm. In questo modo, la disponibilità di PIC programmabili non volatili pixelati su larga scala è stata dimostrata mediante simulazione.

L'Sb₂ S₃ -i circuiti integrati fotonici programmabili basati su matrice potrebbero avere un impatto positivo sui circuiti fotonici programmabili di uso generale e sulle reti neurali fotoniche. Inoltre, le applicazioni dei dispositivi programmabili indotti dal laser si aprono alla fotonica neuromorfica, al calcolo ottico e alle metasuperfici riconfigurabili.

I ricercatori stanno continuando il lavoro, applicando materiali a cambiamento di fase programmabili pixelati a metasuperfici e circuiti integrati fotonici programmabili.