Les chercheurs en photonique du National Physical Laboratory (NPL) ont réalisé l'extraordinaire en créant une diode composée de lumière qui peut être utilisée, pour la première fois, dans des circuits photoniques miniaturisés, tel que publié dans Optique .

Le Dr Pascal Del'Haye et son équipe du NPL ont créé une version optique d'une diode qui transmet la lumière dans une seule direction, et peut être intégré dans des circuits microphotoniques. Cette intégration à petite échelle a été un défi majeur en photonique car les diodes optiques existantes nécessitent des aimants encombrants.

Les travaux novateurs de NPL ont permis de surmonter la limitation des diodes à base d'aimants encombrants, en utilisant la lumière stockée dans de minuscules anneaux de verre à base de puces pour former une diode.

Les diodes sont bien connues dans les circuits électroniques. Ils transmettent le courant électrique dans un sens mais bloquent le courant dans le sens inverse. Les diodes sont des composants essentiels de presque tous les circuits électroniques et sont utilisées, par exemple, dans les chargeurs de batterie.

La nouvelle technique a été créée en envoyant beaucoup de lumière dans un microrésonateur - un anneau de verre sur une puce de silicium, environ la largeur d'un cheveu humain - et en exploitant la puissance optique en circulation pour générer l'effet diode.

Dr Jonathan Silver, Chercheur scientifique supérieur au NPL, explique : « Pour créer les diodes optiques, nous avons utilisé des micro-anneaux qui peuvent stocker des quantités extrêmement importantes de lumière. Cela signifiait que, même si nous n'envoyions que de petites quantités de lumière dans ces anneaux de verre, la puissance de circulation était comparable à la lumière générée par les projecteurs dans tout un stade de football, mais confinée dans un appareil plus petit qu'un cheveu humain. Les intensités lumineuses permettent la formation d'une diode via une interaction lumière-lumière appelée effet Kerr."

Dans leurs expériences, ils ont montré que le champ électromagnétique de la lumière circulant dans le sens des aiguilles d'une montre dans ces anneaux de verre bloque efficacement toute lumière circulant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Pascal Del'Haye, Le chercheur principal du projet souligne :« Ces diodes, pour la première fois, ouvrir la porte à des diodes optiques bon marché et performantes sur puces microphotoniques, et ouvrira la voie à de nouveaux types de circuits photoniques intégrés qui pourraient être utilisés pour le calcul optique.

« Ils pourraient également avoir un impact significatif sur les futurs systèmes de télécommunications optiques, pour une utilisation plus efficace des réseaux de télécommunications."

Léonard de Bino, Doctorant sur le projet, a déclaré:"Une propriété remarquable de cette nouvelle diode est que les performances s'améliorent si le champ lumineux se propageant vers l'avant est augmenté. Ceci est très important, par exemple, lors de l'utilisation de la diode pour protéger les diodes laser intégrées à la puce contre les réflexions arrière."

Au-delà de l'utilisation des diodes optiques, Les recherches du NPL sur l'interaction de la lumière à contre-propagation peuvent permettre la création de nouveaux types de capteurs de rotation optique et de mémoires optiques.