Le nouvel appareil est plus petit qu'une vignette avec une taille de 0,1 x 4 mm, et pourrait être intégré dans les appareils électroniques de tous les jours comme les smartphones. Crédit :CUDOS
Les physiciens du Centre d'excellence de l'ARC pour les dispositifs à très haute bande passante pour les systèmes optiques (CUDOS) ont développé une nouvelle plate-forme intégrée hybride, promettant d'être une alternative plus avancée aux circuits intégrés conventionnels. Les chercheurs ont démontré que leur approche est manufacturable en masse, permettant d'intégrer la plateforme dans les équipements électroniques du quotidien comme les smartphones. Pour les utilisateurs finaux, cette avancée technique signifie qu'elle peut conduire à une connexion Internet plus rapide sur leurs appareils électroniques de nouvelle génération.
Circuits intégrés, ce qu'on appelle des chips, sont utilisés dans les équipements électroniques de tous les jours comme les téléphones portables et les ordinateurs. C'est un ensemble de circuits électroniques sur un petit morceau plat de matériau semi-conducteur, normalement du silicium. Mais ce matériel présente certaines limites en ce qui concerne le traitement des données.
Pour surmonter ces limitations et améliorer le traitement des données, des chercheurs développent des circuits optiques en verre chalcogénure. Ce type de verre particulier est utilisé pour les réseaux de télécommunication ultrarapides, transmettre des informations à la vitesse de la lumière.
L'intégration de ces circuits optiques en verre dans des puces de silicium pourrait conduire à un système de communication plus avancé, traitement des données cent fois plus rapide. Ces deux matériaux peuvent-ils être combinés ?
La réponse est oui! En collaboration avec des physiciens de l'Australian Institute for Nanoscale Science and Technology (AINST) de l'Université de Sydney, l'Université nationale australienne (ANU) et l'Université RMIT, le groupe de recherche CUDOS autour du doctorant Blair Morrison et du chercheur senior Dr Alvaro Casas Bedoya a créé compact, circuits optiques fabriqués en série avec des fonctionnalités améliorées en combinant des verres non linéaires avec un matériau à base de silicium.
« Au cours des dernières années, le groupe de l'Université de Sydney a démontré à plusieurs reprises des fonctionnalités passionnantes, tels que les dispositifs hyperfréquences à large bande qui améliorent les technologies de radar et de contre-mesure, à l'aide de ces nouveaux verres à chalcogénure, " a déclaré Blair Morrison du nœud CUDOS de l'Université de Sydney.
« Nous avons maintenant montré qu'il est possible de combiner ce matériau avec la plate-forme standard actuelle de l'industrie pour l'intégration photonique, silicium, " il a dit.
« Nous avons intégré un nouveau verre non linéaire dans une plate-forme compatible CMOS évolutive industriellement. Nous avons conservé les avantages clés du silicium et du verre, et réalisé un circuit optique ultra-compact fonctionnel et efficace, " a déclaré le Dr Alvaro Casas Bedoya, responsable principal de la nanofabrication photonique pour CUDOS.
« Une multitude de nouvelles opportunités seront créées, et cela nous rapproche un peu plus du passage de notre recherche du laboratoire aux applications industrielles, ", a déclaré Blair Morrison.
Le directeur de CUDOS et lauréat de l'ARC, le professeur Benjamin Eggleton de l'Université de Sydney, a déclaré que cette nouvelle approche permettra un jour à l'industrie de miniaturiser les fonctionnalités photoniques à partir d'appareils de la taille d'un ordinateur portable à la taille d'un smartphone et même plus petits, permettant le déploiement dans des applications du monde réel.
Blair Morrison (L) et Alvaro Casas Bedoya qui tient l'un des circuits photoniques hybrides sur lesquels ils ont effectué l'intégration hybride. Crédit :CUDOS
"C'est excitant, car il s'agit d'une plate-forme plus compatible avec la fabrication de semi-conducteurs existante et nous permettra d'intégrer de multiples fonctionnalités sur une seule puce de silicium, avec des composants actifs et passifs, tels que les détecteurs et les modulateurs, requis pour les applications avancées, " a déclaré le professeur Eggleton qui a supervisé le projet.
L'équipe de recherche multi-universitaire a parcouru tout le processus de fabrication :La fabrication de ces dispositifs utilise des plaquettes de silicium provenant d'une fonderie de semi-conducteurs en Belgique, une installation dédiée au Centre de Physique Laser de l'ANU pour le dépôt de verre, lithographie à l'École d'ingénierie de l'Université RMIT et sont ensuite caractérisés et testés à l'AINST de l'Université de Sydney.
Pour mettre en valeur le potentiel de la nouvelle approche, les chercheurs de CUDOS ont en outre démontré un nouveau laser compact basé sur les interactions lumière-son, la première fois dans un circuit optique intégré.
"La percée ici est cette prise de conscience que nous pouvons réellement interfacer, nous pouvons intégrer ce verre sur du silicium et nous pouvons interfacer du silicium au verre très efficacement - nous pouvons exploiter le meilleur des deux mondes, " dit le professeur Eggleton.
La recherche est publiée dans Optique aujourd'hui.
Professeur Susan Pond, le directeur de l'AINST, a souligné que ce projet est l'une des activités phares de l'AINST qui traite de l'exploitation des interactions entre les photons et les phonons à l'échelle nanométrique. Ce travail relie la recherche fondamentale sur les interactions lumière-matière à l'échelle nanométrique avec une perspective d'utilisateur final et un couplage fort avec l'industrie.
