Caltech araştırmacıları, optik fiber ile aynı camdan yapılmış optik devreleri doğrudan standart silikon plakalar üzerine basmanın bir yolunu geliştirdi ve görünür dalga boylarında fiber optiklere yaklaşan sinyal kaybı seviyelerine ulaştı. Sonuçlar Nature dergisinde yayımlanan yeni bir makalede anlatılıyor.

Caltech'te Bilgi Bilimi ve Teknolojisi ile Uygulamalı Fizik profesörü Kerry Vahala liderliğindeki ekip, optik fiberde kullanılan germano-silikat camı standart litografi tabanlı çip üretimine uyarladı. Dalga kılavuzları spiral biçiminde diziliyor; böylece ışık, yalnızca yaklaşık iki santimetre genişliğindeki bir çipin içinde metrelerce optik yol kat edebiliyor — tıpkı fiberin bir makaraya sarılması gibi.

Kilit adımlardan biri "reflow" (yeniden akıtma) işlemi: Malzemenin erime sıcaklığı nispeten düşük olduğu için cihazlar bir fırına konularak dalga kılavuzu yüzeyleri atom düzeyinde pürüzsüzleştiriliyor; bu da görünür ışık fotonik çiplerini uzun süredir sınırlayan şiddetli saçılma kaybını bastırıyor. Araştırmacılar, görünür dalga boylarında yeni platformun silikon nitrürün önceki rekorunu 20 kat aştığını ve daha da iyileştirme payı olduğunu bildiriyor.

Düşük kayıp, cihaz performansına doğrudan yansıyor. Platform üzerinde üretilen lazerler, yaydıkları ışığın uyumlu kaldığı sürede önceki tasarımlara göre 100 kattan fazla iyileşme gösteriyor. Geniş dalga boyu kapsamı ayrıca çip ölçeğinde atomik sensörleri, optik saatleri, jiroskopları, iyon tuzak sistemlerini ve yapay zekâ iş yükleri için daha düşük enerjili veri merkezi iletişimini destekleyebilir.

"Özellikle görünür bantlarda fiber benzeri performansa geçiş, ihmal edilebilir düzeyde düşük devre enerji kaybından yararlanan yeni teknolojilere olanak tanıyacak" diyen Vahala'nın ekibi, "Towards fibre-like loss for photonic integration from violet to near-infrared" başlıklı makaleyi doktora sonrası araştırmacı Hao-Jing Chen ve yüksek lisans öğrencisi Kellan Colburn ile birlikte kaleme aldı. Çalışmaya UC Santa Barbara, Leiden Üniversitesi ve Southampton Üniversitesi'nden araştırmacılar da katkı verdi. Araştırma DARPA, Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı, Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi (EPSRC) ve Caltech Kavli Nanobilim Enstitüsü tarafından desteklendi.

Kaynaklar