Dans le domaine de la nanophotonique, des scientifiques ont réussi pour la première fois à intégrer un laser avec un milieu de gain organique sur une puce photonique en silicium. Cette approche présente un potentiel énorme pour les biocapteurs à faible coût qui pourraient être utilisés pour un diagnostic à proximité du patient une fois et sans aucune dépense de stérilisation similaire aux bandelettes d'aujourd'hui pour mesurer la glycémie. Les chercheurs présentent maintenant le nouveau laser dans Communication Nature .

C'est la première fois que des lasers organiques sont intégrés sur une seule puce photonique en silicium, Christian Koos, chercheur de l'Institut de photonique et d'électronique quantique (IPQ) et de l'Institut de technologie des microstructures (IMT) du KIT, rapports. « Le principal avantage des lasers réside dans le fait que la production de grandes séries est associée à de faibles coûts. À long terme, la fabrication à un prix de quelques centimes par laser pourrait être faisable."

L'un des défis majeurs associés à la fabrication de puces optiques consiste à intégrer plusieurs composants différents sur un même substrat à faible coût. Depuis quelques années maintenant, il a été possible de réaliser des composants optiques à partir de silicium. Cette photonique sur silicium utilise des procédés de fabrication nanotechnologiques hautement développés de la microélectronique et permet la production peu coûteuse d'un grand nombre de composants photoniques hautes performances. De tels composants de fractions d'un micromètre peuvent contribuer à rendre les technologies de l'information plus économes en énergie et sont parfaitement adaptés aux biocapteurs compacts.

Le problème de l'intégration des sources lumineuses sur la puce, cependant, toujours non résolu, car le semi-conducteur au silicium est difficilement adapté comme émetteur de lumière en raison de sa structure électronique. Lors du transfert d'électrons entre des états énergétiquement différents, l'énergie est de préférence libérée sous forme de chaleur plutôt que de lumière.

Les chercheurs du KIT ont maintenant développé une nouvelle classe de lasers dans la gamme infrarouge. Dans ce but, ils combinent des nanoguides d'ondes en silicium avec un polymère dopé avec un colorant organique. L'énergie pour faire fonctionner ce laser "organique" est fournie par le haut, verticalement à la surface de la puce, par une source lumineuse pulsée. La lumière laser produite est directement couplée dans un nano-guide d'ondes en silicium. Les chercheurs ont réussi à générer un rayonnement laser pulsé avec une longueur d'onde de 1310 nm et une puissance de crête de plus de 1 Watt sur une puce. Les nouveaux lasers infrarouges sont présentés dans le Communication Nature journal. Par l'utilisation de divers colorants et résonateurs laser, la longueur d'onde du rayonnement laser peut varier sur une large plage.

Les composants peuvent être utilisés entre autres pour des biocapteurs avec une variété de sources de lumière laser intégrées et de longueurs d'onde adaptées à l'application spéciale. De tels capteurs peuvent être utilisés pour mesurer des substances médicalement pertinentes. Pour éviter la contamination, il est avantageux de produire ces puces à un coût minimum et de ne les utiliser qu'une seule fois. De cette façon, les capteurs peuvent être appliqués directement sur le patient ou dans les cabinets médicaux (diagnostic au point de service).