Wetenschap
Nieuw 2D-materiaal manipuleert licht met opmerkelijke precisie en minimaal verlies
Als reactie op de toenemende vraag naar efficiënte, afstembare optische materialen die in staat zijn tot nauwkeurige lichtmodulatie om een grotere bandbreedte te creëren in communicatienetwerken en geavanceerde optische systemen, heeft een team van onderzoekers van het Photonics Research Lab (PRL) van NYU Abu Dhabi een nieuw, tweedimensionaal (2D) materiaal dat licht met uitzonderlijke precisie en minimaal verlies kan manipuleren.
Afstembare optische materialen (TOM's) zorgen voor een revolutie in de moderne opto-elektronica, elektronische apparaten die licht detecteren, genereren en controleren. In geïntegreerde fotonische circuits is nauwkeurige controle over de optische eigenschappen van materialen cruciaal voor het ontsluiten van baanbrekende en diverse toepassingen op het gebied van lichtmanipulatie.
Tweedimensionale materialen zoals Transition Metal Dichalcogenides (TMD's) en grafeen vertonen opmerkelijke optische reacties op externe stimuli. Het bereiken van onderscheidende modulatie over een kortegolf-infraroodgebied (SWIR) met behoud van nauwkeurige fasecontrole bij laag signaalverlies binnen een compacte footprint is echter een aanhoudende uitdaging.
In een nieuw artikel getiteld "Electro-Optic Tuning in Composite Silicon Photonics Based on Ferroionic 2D Materials", gepubliceerd in Light:Science &Applications heeft het team van wetenschappers, onder leiding van onderzoekswetenschapper Ghada Dushaq, en universitair hoofddocent elektrotechniek en directeur van PRL Lab Mahmoud Rasras, een nieuwe weg gedemonstreerd voor actieve lichtmanipulatie door het gebruik van ferroionisch, 2D-materiaal CuCrP2 S6 (CCPS).
Door unieke, tweedimensionale en atomair dunne materialen te integreren in minuscule ringstructuren op siliciumchips, heeft het team de efficiëntie en compactheid van het apparaat verbeterd.
Wanneer ze worden geïntegreerd in optische apparaten van silicium, vertonen deze 2D-materialen een opmerkelijk vermogen om de optische eigenschappen van het verzonden signaal nauwkeurig af te stemmen zonder enige verzwakking. Deze techniek heeft het potentieel om een revolutie teweeg te brengen in omgevingsdetectie, optische beeldvorming en neuromorfisch computergebruik, waarbij lichtgevoeligheid cruciaal is.
"Deze innovatie biedt nauwkeurige controle over de brekingsindex, terwijl tegelijkertijd optische verliezen worden geminimaliseerd, de modulatie-efficiëntie wordt verbeterd en de voetafdruk wordt verkleind, waardoor deze geschikt wordt voor de volgende generatie opto-elektronica", aldus Rasras.
"Er is een opwindende reeks potentiële toepassingen, van phased arrays en optische schakelingen tot gebruik in omgevingsdetectie en metrologie, optische beeldvormingssystemen en neuromorfe systemen in lichtgevoelige kunstmatige synapsen."