Une avancée majeure de Caltech dans le domaine des circuits photoniques intégrés
Des chercheurs de Caltech ont développé une méthode permettant de déplacer la lumière à travers des wafers de silicium avec une perte de signal exceptionnellement faible, atteignant des niveaux aux longueurs d’onde visibles qui se rapprochent de ceux des fibres optiques. Cette avancée pourrait soutenir une nouvelle génération de circuits intégrés photoniques (PIC) hautement cohérents et écoénergétiques, avec des applications potentielles allant des horloges optiques et gyroscopes aux communications dans les centres de données d’IA et à l’informatique quantique.
Les fibres optiques constituent une partie essentielle de l’infrastructure moderne des communications, permettant à l’information de voyager sur de longues distances à grande vitesse grâce à la pureté du verre et à la douceur de sa surface. Cela permet à la majorité de la lumière d’atteindre l’autre extrémité sans être absorbée ou dispersée, un phénomène connu sous le nom de performance à perte ultrabasse.
Kerry Vahala, professeur à Caltech, a déclaré : « Nous avons travaillé pendant des années pour traduire la fabrication de fibres optiques sur des wafers de silicium tout en préservant leur performance à perte ultrabasse. Nous avons développé une méthode pour imprimer des circuits optiques, fabriqués à partir du même matériau que les fibres optiques, directement sur les wafers de 8 et 12 pouces utilisés pour les puces informatiques. »
Les chercheurs ont créé des guides d’ondes en germano-silicate, le même type de verre utilisé dans les fibres optiques, et ont adapté le matériau à une méthode de fabrication basée sur la lithographie. Les guides d’ondes sont disposés en spirales, permettant à la lumière de voyager sur un chemin optique plus long tout en occupant une surface réduite.
Les appareils construits sur cette nouvelle plateforme ont déjà égalé les performances de certains des meilleurs dispositifs en nitrure de silicium à des longueurs d’onde proches de l’infrarouge. L’avantage devient encore plus significatif dans le domaine des longueurs d’onde visibles, où la nouvelle plateforme de germano-silicate surpasse largement le nitrure de silicium.
Les chercheurs estiment que la capacité de créer des guides d’ondes à perte ultrabasse dans le spectre visible pourrait avoir des applications variées, notamment dans les capteurs atomiques à l’échelle des puces et les systèmes à piège d’ions.
Cette recherche a été publiée dans la revue Nature, et les travaux ont été financés par des organismes tels que la Defense Advanced Research Projects Agency et le Air Force Research Laboratory.
Source : Caltech.
