Les systèmes de communication modernes utilisent souvent des fibres optiques pour transporter des signaux à travers ou entre des appareils. L'optique intégrée dans ces appareils combine plus d'une fonction dans un seul circuit. Cependant, la transmission du signal nécessite de longues fibres optiques, ce qui rend difficile la miniaturisation de l'appareil. Au lieu de longues fibres optiques, les scientifiques ont commencé à tester des guides d'ondes planaires.

Dans le Journal de physique appliquée , des chercheurs de l'Université de Leeds rapportent une étude assistée par laser d'un type de verre prometteur en tant que matériau pour les amplificateurs de guides d'ondes planaires à large bande. Ce matériau est fabriqué par dopage d'un type de verre à base de zinc, sodium et tellure avec l'élément de terre rare erbium. Les amplificateurs de guides d'ondes dopés à l'erbium ont attiré l'attention car la transition électronique de l'erbium se produit à la même longueur d'onde, 1,5 micron, c'est une norme dans les technologies des télécommunications.

Alors qu'un guide d'ondes plan guide la lumière le long d'un seul plan géométrique, les chercheurs ont utilisé une technique connue sous le nom de dopage plasma laser ultrarapide qui utilise des lasers ultrarapides pour incorporer des ions erbium sous forme de films minces dans un substrat de silice. Les chercheurs ont visé un laser à haute intensité à la surface du verre dopé à l'erbium, qui a fait exploser un minuscule cratère et produit un mince film à partir du panache de matériau éjecté.

Leurs mesures au cours du processus de formation du film se sont concentrées sur le seuil d'ablation du verre. Cette quantité décrit l'énergie minimale requise pour séparer des atomes ou des molécules par une irradiation laser intense. Les enquêteurs ont déterminé comment le seuil d'ablation dans leur système était affecté par le rayon du faisceau laser, le nombre d'impulsions laser et la concentration du dopant erbium.

Ils ont découvert que le seuil d'ablation ne dépend pas de la faible concentration de dopage en ions erbium nécessaire pour concevoir un dispositif. Bien que cette étude se soit concentrée exclusivement sur les ions erbium comme dopant, "Ce résultat pourrait être applicable à d'autres matériaux diélectriques traités avec des lasers ultrarapides, " a déclaré Thomas Mann, un auteur sur le papier.

Les enquêteurs ont également examiné la forme et les caractéristiques des minuscules cratères creusés dans le verre. Comprendre la morphologie des cratères produits au cours du processus de fabrication est important pour contrôler les propriétés telles que la porosité, la superficie, et la capacité du matériau à diffuser ou à absorber la lumière.

"Ces propriétés sont importantes pour l'ingénierie d'autres matériaux diélectriques pour des applications exigeantes en surface en photocatalyse, sentir, piles à combustible et solaires, et extraction de lumière dans les LED, " a déclaré Mann. La prochaine phase de leurs recherches impliquera une ingénierie plus précise des films minces et des guides d'ondes pour les amplificateurs, capteurs et autres appareils.