Avances en circuitos integrados fotónicos de bajo coste y alta eficiencia
El avance rápido en los circuitos integrados fotónicos (PICs) ha transformado los sistemas de comunicación óptica y computación. Estos circuitos permiten combinar múltiples dispositivos y funcionalidades ópticas en un solo chip, lo que ha revolucionado el campo. Durante décadas, los PICs basados en silicio han dominado este sector gracias a su rentabilidad y a su compatibilidad con las tecnologías de fabricación de semiconductores existentes, a pesar de sus limitaciones en cuanto a la banda de modulación electroóptica. A pesar de ello, los chips transceptores ópticos en silicio sobre aislante han logrado comercializarse con éxito, facilitando el tráfico de información a través de millones de fibras ópticas en los centros de datos modernos.
Recientemente, la plataforma de obleas de niobato de litio sobre aislante ha surgido como un material superior para los moduladores electroópticos integrados fotónicos, debido a su elevado coeficiente de Pockels, que es esencial para la modulación óptica de alta velocidad. Sin embargo, los altos costos y los complejos requisitos de producción han limitado su adopción generalizada, restringiendo así su integración comercial. En este contexto, el tantalato de litio (LiTaO3), un pariente cercano del niobato de litio, promete superar estas barreras. Este material presenta cualidades electroópticas excelentes y, a su vez, ofrece ventajas en escalabilidad y coste, siendo ya ampliamente utilizado en filtros de radiofrecuencia 5G por parte de las industrias de telecomunicaciones.
Un equipo de científicos liderado por el profesor Tobias J. Kippenberg de la EPFL y el profesor Xin Ou del Instituto de Microsistemas y Tecnología de Shanghái ha desarrollado una nueva plataforma de PIC basada en tantalato de litio. Esta nueva aproximación aprovecha las ventajas inherentes del material y puede transformar el campo al hacer que los PICs de alta calidad sean más viables económicamente. Los investigadores han creado un método de unión de obleas que es compatible con las líneas de producción de silicio sobre aislante, permitiendo la fabricación de PICs de tantalato de litio de alta eficiencia con una tasa de pérdida óptica de solo 5.6 dB/m en longitudes de onda de telecomunicaciones. Un punto destacado es el modulador Mach-Zehnder electroóptico, que ofrece un producto de longitud de medio voltaje de 1.9 V cm y un ancho de banda electroóptico que alcanza los 40 GHz, lo que lo hace particularmente adecuado para aplicaciones en comunicaciones ópticas de alta velocidad.
