Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü (Caltech) bilim insanları, doğrudan silikon plakalar üzerinde ultra düşük kayıplı optik yollar oluşturmanın bir yolunu geliştirdiler. Yeni teknoloji, özellikle görünür dalga boyu aralığında, optik fiberin performansına yaklaşan kayıplarla ışığı yönlendirmeyi mümkün kılıyor.
Araştırmacılar, optik fiberde kullanılan malzemenin aynısı olan germanyum silikat camı kullandılar. Işığın sadece birkaç santimetrelik kompakt bir çip alanında uzun bir yol kat etmesini sağlamak için dalga kılavuzlarını spiraller şeklinde oluşturuyorlar. Bu, fiberin bir makaraya sarılmasına benziyor ancak nano ölçekte gerçekleşiyor.
Görünür spektrumda yeni platform, fotonik entegre devreler için standart malzeme olan silikon nitrürden 20 kat daha üstün performans gösteriyor. Kayıplar o kadar azaltıldı ki, bu dalga kılavuzlarına dayalı lazerler, ışık tutarlılığında yüz kattan fazla bir iyileşme sergiliyor.
Proje lideri Kerry Vahala, yöntemin optik fiber üretiminin avantajlarını standart 8 ve 12 inçlik silikon plakalara taşıdığını belirtiyor. Çalışmanın ortak yazarları doktora sonrası araştırmacı Hao-Jing Chen ve doktora öğrencisi Kellan Colburn, yüzey pürüzsüzlüğünün fırında atomik seviyeye kadar "yeniden eritme" işlemiyle elde edildiğini vurguluyorlar.
Sonuçlar Nature dergisinde yayımlandı. Cihazlar halihazırda halka rezonatörlerde, çeşitli lazer türlerinde ve doğrusal olmayan rezonatörlerde test edildi. Potansiyel uygulamalar arasında çip tabanlı atom saatleri, jiroskoplar, kuantum sistemleri ve yapay zeka veri merkezlerinde enerji verimli iletişim yer alıyor.
Bu durum, önümüzdeki yıllarda minyatür sensörlerin ve kuantum teknolojilerinin gelişimini nasıl etkileyecek? Şimdilik tek bir şey net: düşük kayıplar, silikon üzerinde daha önce ulaşılamaz görünen daha tutarlı ve ekonomik fotonik devrelerin önünü açıyor.
Çalışma DARPA, ABD Hava Kuvvetleri ve diğer kuruluşlar tarafından finanse edildi. Bilim insanları, bunun sadece bir ara aşama olduğunu ve önlerinde daha önemli ilerlemeler bulunduğunu vurguluyorlar.
