Из металла и полупроводника изготовлены сверхкомпактные оптические волноводы

Увеличение плотности упаковки компонентов в компьютерном чипе является главным показателем прогресса в микроэлектронике. Достижение аналогичного результата в оптоэлектронике оказалось более сложным, так как оптические волны не могут быть сжаты до размеров менее длины волны при помощи традиционных полупроводниковых волноводов.

Теоретически, миниатюризацию можно осуществить, используя, так называемые, плазмонные эффекты, однако, на практике этому мешают большие потери светового излучения.

В статье для журнала Optics Express сотрудники Института микроэлектроники A*STAR описывают компромиссный подход, сочетающий преимущества традиционной оптики и плазмоники.

Ученые экспериментировали с волноводами, вырезанными на кремниевой подложке, покрытыми слоем оксида-изолятора, а затем – тонким слоем меди. Такая структура позволяла эффективно вводить свет в волновод через окружающий медный слой, при этом волны распространялись, в основном через кремний, а не через металл. Кремний на частотах, применяемых для телекоммуникаций, прозрачен для света, что обусловливает низкие потери.

Как подчеркивают участники исследования, эти волноводные структуры совместимы с процессами производства кремниевых микросхем. Кроме того, использование кремния, его оксида и других подобных полупроводников, создает предпосылки для обеспечения в дальнейшем усиления света и управления плазмонными характеристиками.

Ученые смогли продемонстрировать множество сложных фотонных функций, включая расщепление световых пучков на множественных соединениях, резонансные структуры с интерференционными эффектами и многие другие. На следующем этапе работ планируется, в частности, скомбинировать волноводы с ультракомпактными плазмонными модуляторами света для демонстрации полнофункциональных наноплазмонных схем.