Científicos del Instituto Tecnológico de California (Caltech) han desarrollado un método para crear rutas ópticas de pérdida ultrabaja directamente sobre obleas de silicio. La nueva tecnología permite guiar la luz con pérdidas que se aproximan a las de la fibra óptica, especialmente en el rango de longitudes de onda visibles.
Los investigadores utilizaron vidrio de germanosilicato, el mismo material que se emplea en la fibra óptica. Las guías de onda se forman en espirales para que la luz recorra una larga distancia en el área compacta de un chip de apenas un par de centímetros. Esto recuerda al bobinado de fibra en un carrete, pero a nanoescala.
En el espectro visible, la nueva plataforma supera al nitruro de silicio —el material estándar para circuitos integrados fotónicos— en 20 veces. Las pérdidas se han reducido tanto que los láseres basados en estas guías de onda demuestran una mejora de más de cien veces en la coherencia de la luz.
El líder del proyecto, Kerry Vahala, señala que el método traslada las ventajas de la fabricación de fibra óptica a las obleas de silicio estándar de 8 y 12 pulgadas. Los coautores del trabajo, el posdoctorando Hao-Jing Chen y el estudiante de posgrado Kellan Colburn, subrayan que la suavidad de la superficie se logra mediante un proceso de «refusión» en un horno hasta alcanzar el nivel atómico.
Los resultados han sido publicados en la revista Nature. Los dispositivos ya han sido probados en resonadores de anillo, diversos tipos de láseres y resonadores no lineales. Las aplicaciones potenciales incluyen relojes atómicos en chip, giroscopios, sistemas cuánticos y comunicaciones energéticamente eficientes en centros de datos de IA.
¿Cómo afectará esto al desarrollo de sensores en miniatura y tecnologías cuánticas en los próximos años? Por ahora, una cosa está clara: las bajas pérdidas abren el camino hacia circuitos fotónicos más coherentes y económicos que antes parecían inalcanzables en silicio.
El trabajo fue financiado por DARPA, la Fuerza Aérea de los EE. UU. y otras organizaciones. Los científicos destacan que esta es solo una etapa intermedia; aún queda un progreso significativo por delante.
