Cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) desenvolveram uma maneira de criar caminhos ópticos de baixíssima perda diretamente em wafers de silício. A nova tecnologia permite direcionar a luz com perdas que se aproximam das taxas da fibra óptica, especialmente na faixa de comprimento de onda visível.
Os pesquisadores utilizaram vidro de germanossilicato — o mesmo material usado na fibra óptica. Os guias de onda são formados em espirais para que a luz percorra um longo caminho em uma área compacta do chip, medindo apenas alguns centímetros. Isso lembra o enrolamento de fibra em uma bobina, mas em nanoescala.
No espectro visível, a nova plataforma supera o nitreto de silício — o material padrão para circuitos integrados fotônicos — em 20 vezes. As perdas são reduzidas a tal ponto que lasers baseados nesses guias de onda demonstram uma melhoria de mais de cem vezes na coerência da luz.
O líder do projeto, Kerry Vahala, observa que o método transfere as vantagens da fabricação de fibra óptica para wafers de silício padrão de 8 e 12 polegadas. Os coautores do trabalho — o pós-doutorando Hao-Jing Chen e o estudante de pós-graduação Kellan Colburn — enfatizam que a suavidade da superfície é alcançada através da "refusão" em um forno até o nível atômico.
Os resultados foram publicados na revista Nature. Os dispositivos já foram testados em ressonadores em anel, vários tipos de lasers e ressonadores não lineares. As aplicações potenciais incluem relógios atômicos em chip, giroscópios, sistemas quânticos e comunicações energeticamente eficientes em data centers de IA.
Como isso afetará o desenvolvimento de sensores em miniatura e tecnologias quânticas nos próximos anos? Por enquanto, uma coisa é clara: as baixas perdas abrem caminho para circuitos fotônicos mais coerentes e econômicos que antes pareciam inatingíveis em silício.
O trabalho foi financiado pela DARPA, pela Força Aérea dos EUA e por outras organizações. Os cientistas enfatizam que este é apenas um estágio intermediário — ainda há um progresso significativo pela frente.
