Een nieuwe lichtversterker ontwikkeld aan de Universiteit Twente versterkt niet alleen de lichtsignalen op een fotonische chip, maar het vergroot ook de toepasbaarheid van die chips. Dankzij sterkere lichtsignalen, detectorchips voor virussen of tumormarkers kunnen gevoeliger worden gemaakt, en autonome auto's zouden hun omgeving beter kunnen scannen. Een van de grote voordelen van de nieuwe versterker is het kleine formaat. Voor het voorbereiden van dit concept voor marktintroductie, Professor Sonia Garcia Blanco ontving een Proof of Concept-beurs van de European Research Council

Fotonische geïntegreerde schakelingen (PIC's) worden in een groeiend aantal toepassingen geïntroduceerd. Deze componenten verwerken lichtsignalen. PIC's zijn te vinden in medische detectie, in datacenters en 5G-signaalverwerking. En de autonome auto's van de toekomst zijn sterk afhankelijk van LIDAR (lichtdetectie en -bereik). Hoe sterker het uitgangssignaal, hoe beter de auto zijn omgeving correct kan inschatten. Net als bij elektronica, optische versterkers versterken optische signalen. Echter, in het geval van fotonica, versterkers zijn niet vaak op dezelfde chip geïntegreerd en moeten dus apart worden aangesloten, waardoor het systeem verliesgevend en kwetsbaar kan worden. Sonia Garcia Blanco en haar team hebben nu een versterker ontwikkeld die deze nadelen overwint. Het maakt gebruik van de combinatie van aluminiumoxide en erbium, en een innovatieve koppeltechniek.

Dubbele laag

Erbium wordt vaak gebruikt in glasvezelversterkers (EDFA's), maar dit resulteert meestal in omvangrijke componenten. Dankzij de juiste materiaalcombinatie, erbiumconcentratie en golfgeleiderarchitectuur, de versterker kan heel klein gemaakt worden, terwijl het een hoge optische winst biedt. Een belangrijke vraag is hoe je de versterker moet verbinden met de rest van het fotonische circuit. Dit wordt bereikt door gebruik te maken van een dubbele fotonische laagkoppelingstechnologie die is ontwikkeld in de groep van Garcia-Blanco. Een speciaal taps toelopend ontwerp maakt het mogelijk om het licht heen en weer te sturen tussen het passieve siliciumnitride fotonische circuit en het versterkergedeelte met verwaarloosbaar verlies. Op deze manier, het versterkergedeelte wordt een bouwsteen die door chipontwerpers kan worden geïntroduceerd in elke fotonische chip die versterking vereist. Het lijkt op de manier waarop elektronische bouwstenen op elk onderdeel van een elektronische chip kunnen worden aangebracht.

García Blanco zegt, "Onze optische versterkingsbouwsteen pakt de huidige prestatieproblemen aan, schaalbaarheid en flexibiliteit."