Le travail, rapporté dans l'International Journal of Extreme Manufacturing , pourrait ouvrir la voie aux applications des PCM induits par laser dans la photonique neuromorphique, l'informatique optique et les métasurfaces reconfigurables.

Le professeur Jinlong Zhu, auteur correspondant à l'École des sciences mécaniques et de l'ingénierie de HUST, explique :« La recherche sur les PIC et métasurfaces programmables basés sur des PCM utilisait principalement le recuit thermique et la commutation électrothermique. En revanche, les PCM multi-niveaux avec laser en espace libre la commutation offre une flexibilité considérablement améliorée en matière de modulation de phase."

Les PIC programmables sont devenus de puissantes plates-formes dans divers domaines, tels que les communications optiques, les capteurs et les réseaux neuronaux photoniques. En raison du grand contraste d'indice de réfraction (∆_n>1) entre les états amorphe et cristallin des MCP de chalcogénure, les chercheurs ont étudié les MCP sur des plates-formes nanophotoniques pour exécuter des fonctions optiques programmables.

Bien que d'importants développements de recherche aient été réalisés sur les MCP à faibles pertes dans les états amorphes et cristallins, l'étude des états intermédiaires à plusieurs niveaux à l'échelle du micron en est encore à ses balbutiements. La recherche sur les PIC et métasurfaces programmables basés sur des PCM a principalement utilisé le recuit thermique et la commutation électrothermique.

En conséquence, les PIC et métasurfaces programmables offrant une très grande flexibilité de modulation de phase utilisant des PCM multiniveaux avec commutation laser en espace libre ont été rarement signalés.

Les chercheurs ont étudié les états intermédiaires à plusieurs niveaux d'écriture laser d'un seul Sb₂ S₃ élément à l’échelle microscopique. En optimisant la puissance et la quantité des impulsions laser, 20 niveaux d'états intermédiaires d'un seul Sb₂ S₃ les pixels ont été réalisés dans la plage de 120 à 320 impulsions. Le diamètre des pixels de transition de phase est d'environ 1,2 μm, ce qui est dû au laser focalisé.

En utilisant des états intermédiaires à plusieurs niveaux obtenus par un système d'écriture laser à l'échelle micronique, les chercheurs ont simulé un Sb₂ S₃ dans un interféromètre Mach-Zehnder programmable et a démontré qu'il pouvait atteindre une précision de déphasage de 30 niveaux de π à une longueur d'onde de 785 nm. De cette manière, la disponibilité de PIC programmables non volatils pixelisés à très grande échelle a été démontrée par simulation.

Le Sb₂ S₃ -les circuits intégrés photoniques programmables basés sur une matrice pourraient avoir un impact positif sur les circuits photoniques programmables à usage général et les réseaux neuronaux photoniques. De plus, les applications des dispositifs programmables induits par laser s'ouvrent à la photonique neuromorphique, à l'informatique optique et aux métasurfaces reconfigurables.

Les chercheurs poursuivent leurs travaux en appliquant des matériaux à changement de phase programmables pixellisés à des circuits intégrés photoniques programmables et à des métasurfaces.