Des chercheurs du Centre de technologie nanophotonique (NTC) de l'Université polytechnique de Valence (UPV) ont conçu de nouvelles nanoantennes en silicium avec des applications directes dans la communication et le traitement des données pour la prochaine génération de puces photoniques reconfigurables. Ce type de configuration ouvre la porte au développement de nouveaux nanobiocapteurs miniatures et à la conception de futurs systèmes et réseaux basés sur l'optique quantique. Les travaux des chercheurs de l'UPV ont été publiés dans le ACS Photonique journal.

Les résultats des recherches menées par l'équipe NTC-UPV combinent les bénéfices des applications diélectriques sans fil et les bénéfices de la plasmonique. Cela ouvre la voie à une nouvelle génération de réseaux hybrides ultra-intégrés, qui est la principale contribution de la recherche.

"Nous avons prouvé expérimentalement la première connexion diélectrique-plasmonique sans fil grâce à un nouveau type de nanoantenne diélectrique qui surmonte les limitations de la plasmonique, ouvrant la porte à de nouvelles configurations hybrides. Les résultats que nous avons obtenus ont une implication directe dans la conception de réseaux de communication reconfigurables à l'intérieur de la puce, dans le développement de dispositifs optiques ultra-rapides, et dans la mise en œuvre pratique de biocapteurs ultra-compacts. Grâce aux structures plasmoniques, cela ouvre aussi la porte à la création d'interfaces avec les futurs systèmes quantiques, " dit Javier Marti, directeur du Centre de technologie nanophotonique de l'UPV.

Plus efficace

Sergio Lechago, chercheur au NTC et co-auteur de l'étude, explique que les dispositifs plasmoniques ont permis le développement d'applications importantes dans des domaines tels que la spectroscopie, microscopie optique en champ proche et à détection, grâce à leur capacité unique de manipuler la lumière à un niveau nano.

Au sein des communications intégrées dans la puce, la plasmonique permet le développement de dispositifs ultra-compacts et abordables (modulateurs, détecteurs ou sources) pouvant fonctionner à des vitesses de fonctionnement très élevées avec une faible consommation d'énergie. "La manière naturelle d'interconnecter ces dispositifs dans la puce optique est d'utiliser des nanoguides métalliques. Cependant, le guidage de la lumière à travers ces dispositifs conduit à des pertes de propagation très élevées et entraîne certaines restrictions de reconfiguration, " explique Carlos García Meca, du NTC et co-auteur de l'étude.

« L'utilisation de nanoantennes plasmoniques a été proposée pour remplacer et améliorer les performances des interconnexions métalliques guidées, mais ces antennes ont une faible directivité et des pertes élevées qui entravent leur utilisation dans de nombreuses applications pratiques. Dans ce travail, nous avons surmonté toutes ces limitations en introduisant une nouvelle conception de nanoantenne diélectrique qui agit comme une interface efficace pour les systèmes plasmoniques. Cela permet de combiner les avantages de la plasmonique avec ceux de la photonique sur silicium, ce qui peut conduire à plus d'efficacité, puces rapides et reconfigurables, " ajoute García Meca.

Cette nouvelle percée développée dans les laboratoires du Centre de Technologie Nanophotonique de l'UPV pourrait également être appliquée à des domaines tels que les industries biochimiques ou agroalimentaires, grâce au rôle que peuvent jouer ces systèmes hybrides en tant que capteurs à usages multiples, permettant l'interaction de la lumière avec des structures organiques et inorganiques nanoscopiques.