Zi Wang, doctorant à l'UD, travaille dans un laboratoire d'optique à Evans Hall. Crédit :Université du Delaware
Les signaux d'un phare aux navires en mer sont un exemple précoce de communication optique, l'utilisation de la lumière pour transmettre des informations. Aujourd'hui, les chercheurs dans le domaine de la photonique intégrée utilisent les principes des communications optiques pour construire des appareils de haute technologie, comme des ordinateurs ultra-rapides, qui utilisent la lumière au lieu de l'électricité.
A l'Université du Delaware, une équipe de recherche dirigée par Tingyi Gu, professeur assistant en génie électrique et informatique, a conçu une plate-forme photonique intégrée avec un métalène unidimensionnel - une lentille mince qui peut être conçue à l'échelle nanométrique pour focaliser la lumière d'une manière spécifique - et des métasurfaces - de minuscules surfaces constituées de nanostructures pour manipuler la lumière transmise ou réfléchie - qui limitent la perte d'informations. L'équipe a récemment décrit leur appareil dans le journal Communication Nature .
"C'est une nouvelle façon de réaliser la photonique intégrée par rapport à la manière conventionnelle, " a déclaré le doctorant Zi Wang, le premier auteur de l'article.
L'équipe a fabriqué un minuscule métal sur une puce à base de silicium programmée avec des centaines de minuscules fentes d'aération, permettant le traitement parallèle du signal optique dans la minuscule puce. Ils ont démontré une transmission de signal élevée avec moins d'un décibel de perte sur une bande passante de 200 nanomètres. Quand ils ont superposé trois de leurs métasurfaces ensemble, ils ont démontré des fonctionnalités de transformation de Fourier et de différenciation, des techniques importantes en sciences physiques qui décomposent les fonctions en parties constitutives.
Une équipe de recherche de l'Université du Delaware a fabriqué un minuscule métalens - une lentille mince qui peut être conçue à l'échelle nanométrique pour focaliser la lumière d'une manière spécifique - sur une puce à base de silicium programmée avec des centaines de minuscules fentes d'air, permettant le traitement parallèle du signal optique dans la minuscule puce. Crédit :Université du Delaware
« C'est le premier article à utiliser des métasurfaces à faible perte sur la plate-forme photonique intégrée, " a déclaré Gu. "Notre structure est à large bande et à faible perte, ce qui est essentiel pour les communications optiques écoénergétiques."
Quoi de plus, le nouvel appareil développé à l'UD est beaucoup plus petit et plus léger que les appareils conventionnels de ce type. Il ne nécessite pas l'alignement manuel des lentilles, il est donc plus robuste et évolutif par rapport aux plates-formes optiques traditionnelles en espace libre, qui demandent énormément de patience et de temps pour se mettre en place.
Ce nouveau dispositif pourrait avoir des applications en imagerie, la détection et le traitement de l'information quantique, telles que l'optique de transformation sur puce, opérations mathématiques et spectromètres. Avec plus de développement, cette technologie pourrait également être utile dans les applications d'apprentissage en profondeur et de réseaux neuronaux en informatique.
"C'est juste beaucoup plus rapide que les structures conventionnelles, " a déclaré Gu. " Il y a encore beaucoup de défis techniques lorsque vous essayez de les contrôler activement, mais c'est une nouvelle plate-forme avec laquelle nous commençons et sur laquelle nous travaillons."
