En réponse à la demande croissante de matériaux optiques efficaces et accordables, capables de moduler avec précision la lumière afin de créer une plus grande bande passante dans les réseaux de communication et les systèmes optiques avancés, une équipe de chercheurs du Photonics Research Lab (PRL) de NYU Abu Dhabi a développé un nouveau système bidimensionnel. Matériau (2D) capable de manipuler la lumière avec une précision exceptionnelle et une perte minimale.
Les matériaux optiques accordables (TOM) révolutionnent l'optoélectronique moderne, c'est-à-dire les dispositifs électroniques qui détectent, génèrent et contrôlent la lumière. Dans les circuits photoniques intégrés, un contrôle précis des propriétés optiques des matériaux est crucial pour débloquer des applications révolutionnaires et diverses dans la manipulation de la lumière.
Les matériaux bidimensionnels comme les dichalcogénures de métaux de transition (TMD) et le graphène présentent des réponses optiques remarquables aux stimuli externes. Cependant, parvenir à une modulation distinctive dans une région infrarouge à ondes courtes (SWIR) tout en maintenant un contrôle de phase précis avec une faible perte de signal dans un encombrement compact constitue un défi persistant.
Dans un nouvel article intitulé « Electro-Optic Tuning in Composite Silicon Photonics Based on Ferroionic 2D Materials » publié dans Lumière: science et applications, l'équipe de scientifiques, dirigée par la chercheuse scientifique Ghada Dushaq et professeur agrégé de génie électrique et directeur du laboratoire PRL Mahmoud Rasras, a démontré une nouvelle voie pour la manipulation active de la lumière grâce à l'utilisation du matériau ferroionique 2D CuCrP.2S6 (CCPS).
En intégrant des matériaux bidimensionnels et atomiquement minces, les premiers du genre, dans de minuscules structures annulaires sur des puces de silicium, l'équipe a amélioré l'efficacité et la compacité du dispositif.
Lorsqu'ils sont intégrés sur des dispositifs optiques en silicium, ces matériaux 2D présentent une capacité remarquable à ajuster finement les propriétés optiques du signal transmis sans aucune atténuation. Cette technique a le potentiel de révolutionner la détection environnementale, l’imagerie optique et l’informatique neuromorphique, où la sensibilité à la lumière est essentielle.
"Cette innovation offre un contrôle précis de l'indice de réfraction, tout en minimisant simultanément les pertes optiques, en améliorant l'efficacité de la modulation et en réduisant l'encombrement, ce qui la rend adaptée à l'optoélectronique de nouvelle génération", a déclaré Rasras.
"Il existe une gamme passionnante d'applications potentielles, allant des réseaux multiéléments et de la commutation optique à l'utilisation dans la détection et la métrologie de l'environnement, en passant par les systèmes d'imagerie optique et les systèmes neuromorphiques dans les synapses artificielles sensibles à la lumière."