Para ilmuwan di California Institute of Technology (Caltech) telah mengembangkan cara untuk menciptakan jalur optik dengan kerugian ultra-rendah langsung pada wafer silikon. Teknologi baru ini memungkinkan cahaya diarahkan dengan tingkat kerugian yang mendekati kinerja serat optik, terutama dalam rentang panjang gelombang tampak.
Para peneliti menggunakan kaca germanosilikat—bahan yang sama dengan yang digunakan dalam serat optik. Pandu gelombang dibentuk menjadi spiral agar cahaya dapat menempuh jarak yang jauh di area chip yang ringkas, hanya berukuran beberapa sentimeter. Hal ini menyerupai penggulungan serat pada kumparan, namun dalam skala nano.
Dalam spektrum tampak, platform baru ini mengungguli silikon nitrida—bahan standar untuk sirkuit terpadu fotonik—sebanyak 20 kali lipat. Kerugian ditekan sedemikian rupa sehingga laser berbasis pandu gelombang ini menunjukkan peningkatan koherensi cahaya lebih dari seratus kali lipat.
Pemimpin proyek, Kerry Vahala, mencatat bahwa metode ini membawa keunggulan produksi serat optik ke wafer silikon standar berukuran 8 dan 12 inci. Rekan penulis penelitian ini, peneliti pascadoktoral Hao-Jing Chen dan mahasiswa pascasarjana Kellan Colburn, menekankan bahwa kehalusan permukaan dicapai melalui proses "peleburan ulang" di dalam tungku hingga ke tingkat atom.
Hasil penelitian telah dipublikasikan dalam jurnal Nature. Perangkat ini telah diuji dalam resonator cincin, berbagai jenis laser, dan resonator non-linear. Potensi aplikasinya mencakup jam atom berbasis chip, giroskop, sistem kuantum, dan komunikasi hemat energi di pusat data AI.
Bagaimana hal ini akan memengaruhi pengembangan sensor miniatur dan teknologi kuantum dalam beberapa tahun mendatang? Untuk saat ini, satu hal yang jelas: kerugian rendah membuka jalan bagi sirkuit fotonik yang lebih koheren dan ekonomis, yang sebelumnya dianggap mustahil dicapai pada silikon.
Penelitian ini didanai oleh DARPA, Angkatan Udara AS, dan organisasi lainnya. Para ilmuwan menekankan bahwa ini hanyalah tahap awal—masih ada kemajuan signifikan yang menanti di depan.
