בתגובה לדרישה ההולכת וגוברת לחומרים אופטיים יעילים ניתנים לשינוי המסוגלים לאפנון אור מדויק ליצירת רוחב פס גדול יותר ברשתות תקשורת ומערכות אופטיות מתקדמות, צוות חוקרים במעבדת המחקר הפוטוניקה של NYU אבו דאבי (PRL) פיתח חדש, דו מימדי חומר (2D) המסוגל לתפעל אור בדיוק יוצא דופן ואובדן מינימלי.
חומרים אופטיים ניתנים לכוונון (TOMs) מחוללים מהפכה אופטו-אלקטרוניקה מודרנית, מכשירים אלקטרוניים שמזהים, יוצרים ושולטים באור. במעגלי פוטוניקה משולבים, שליטה מדויקת על המאפיינים האופטיים של חומרים היא חיונית לפתיחת יישומים פורצי דרך ומגוונים במניפולציה של אור.
חומרים דו מימדיים כמו Transition Metal Dichalcogenides (TMDs) וגרפן מציגים תגובות אופטיות יוצאות דופן לגירויים חיצוניים. עם זאת, השגת אפנון ייחודי על פני אזור אינפרא אדום עם גלים קצרים (SWIR) תוך שמירה על בקרת פאזה מדויקת באובדן אות נמוך בתוך טביעת רגל קומפקטית הייתה אתגר מתמשך.
במאמר חדש שכותרתו "כוונון אלקטרו-אופטי בפוטוניקת סיליקון מורכבת המבוססת על חומרים פרויוניים דו-ממדיים" שפורסם ב- אור: מדע ויישומים, צוות המדענים, בראשות מדען המחקר Ghada Dushaq, ופרופסור חבר להנדסת חשמל ומנהל מעבדת PRL מחמוד רסרס, הדגימו שדרה חדשה למניפולציה אקטיבית של אור באמצעות שימוש בחומר פרויוני דו-ממדי CuCrP2S6 (CCPS).
על ידי שילוב חומרים דו-ממדיים ודקים מבחינה אטומית ראשונים מסוגם לתוך מבני טבעת זעירים על שבבי סיליקון, הצוות שיפר את היעילות והקומפקטיות של המכשיר.
כאשר משולבים במכשירי סיליקון אופטיים, חומרים דו-ממדיים אלה מציגים יכולת יוצאת דופן לכוונון עדין של המאפיינים האופטיים של האות המשודר ללא כל הנחתה. לטכניקה זו יש פוטנציאל לחולל מהפכה בחישה סביבתית, הדמיה אופטית ומחשוב נוירומורפי, כאשר רגישות לאור היא המפתח.
"חידוש זה מציע שליטה מדויקת על אינדקס השבירה, תוך מזעור הפסדים אופטיים, שיפור יעילות אפנון והפחתת טביעת הרגל, מה שהופך אותו למתאים לאלקטרוניקה אופטו-אלקטרוניקה מהדור הבא", אמר Rasras.
"יש מגוון מלהיב של יישומים פוטנציאליים, החל ממערכים מדורגים ומיתוג אופטי לשימוש בחישה סביבתית ומטרולוגיה, מערכות הדמיה אופטיות ומערכות נוירומורפיות בסינפסות מלאכותיות רגישות לאור."