Amplificador óptico de alta potencia en un chip fotónico compacto

Al resolver un antiguo reto en el diseño de circuitos integrados fotónicos, los investigadores demuestran que un amplificador de guía de ondas dopado con erbio en miniatura proporciona una amplificación óptica eficiente y de alta potencia en un chip fotónico compacto. "Un potencial interesante de este amplificador de guía de ondas en el chip es un láser de femtosegundos en el chip", escribe Jungwon Kim en una Perspectiva relacionada. Nuestra vida digital cotidiana depende en gran medida de las redes de fibra óptica de banda ultraancha que conectan al mundo. Los amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFA), desarrollados por primera vez en la década de 1980, revolucionaron las comunicaciones ópticas de larga distancia permitiendo la transmisión ultrarrápida de información en todo el mundo. Además, los dispositivos también han sido cruciales para el desarrollo de tecnologías láser ampliamente utilizadas en la detección interferométrica y otros tipos de metrología óptica. A medida que avanza la tecnología, se espera que la arquitectura de los circuitos convencionales basados en la electrónica sea sustituida cada vez más por tecnologías basadas en la fotónica. Sin embargo en muchos casos, los circuitos integrados ópticos adolecen de una potencia de salida insuficiente. Aunque un amplificador integrado tipo EDFA de tamaño de un chip podría solventar esta limitación, su desarrollo ha estado plagado de complicaciones a pesar de décadas de trabajo. Yang Liu y sus colegas presentan un amplificador de guía de onda dopada con erbio (EDWA) de alta potencia y bajo ruido integrado en un chip fotónico compacto de nitruro de silicio. Con este método, los autores crearon una guía de ondas de nitrilo de silicio dopado con erbio en un espacio de sólo 1.2 milímetros por 3.6 milímetros. Según Lui et al., el diminuto circuito fotónico integrado basado en un chip que diseñaron proporcionaba 145 megavatios (mW) de potencia de salida en el chip (a partir de una entrada de 2,61 mW) con menos de 30 decibelios de ganancia de señal pequeña, lo que está a la altura de los EDFA comerciales. La estrategia de implantación de iones de erbio descrita por los autores podría ser la base de una variedad de aplicaciones de dispositivos, incluyendo fuentes integradas de láser como micropeines de solitón de alta potencia y láseres de modo fijo de femtosegundos de energía de pulso alto. "Ya que las técnicas principales de dopado de iones y de fabricación de guías de onda de nitruro de pérdida ultrabaja están maduras, debe ser posible la fabricacion a gran escala de dichos dispositivos", escribe Kim en la Perspective correspondiente.