Recientemente ha aparecido el concepto de dimensión artificial. A través de esto, las estructuras de alta dimensión se pueden alojar en plataformas de baja dimensión aprovechando los grados de libertad no espaciales como alternativa o complemento a las geométricas.
Recientemente, una colaboración en Japón desarrolló un método para crear dimensiones sintéticas. Presentaron la primera realización de una dimensión de frecuencia artificial en un resonador toroidal de silicio fotónico integrado fabricado mediante el proceso CMOS.
Toshihiko Baba, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad Nacional de Yokohama, dijo: El concepto de dimensiones se ha convertido en un elemento básico en varios campos de la física y la tecnología contemporáneas en los últimos años. Si bien las investigaciones sobre materiales y estructuras de baja dimensión han sido fructíferas, los rápidos desarrollos en topología han revelado una gran cantidad de otros fenómenos potencialmente útiles según las dimensiones del sistema, incluso superando las tres dimensiones espaciales disponibles en el mundo que nos rodea. «
Para desarrollar sus dimensiones artificiales, los científicos utilizaron el mismo enfoque para construir semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS). Un resonador de anillo aplica guías para controlar y dividir las ondas de luz según parámetros específicos, como ciertas bandas.
Baba dijo, El dispositivo fotónico del resonador de anillo de silicio ha adquirido espectros ópticos «en forma de peine», lo que da como resultado modos emparejados consistentes con un modelo unidimensional.
El dispositivo produjo una dimensión artificial que permitió a los científicos obtener información sobre el resto del sistema. Actualmente, el sistema consta de un solo bucle. En cualquier caso, se pueden apilar más efectos de ruta y las señales de frecuencia óptica se pueden distinguir de inmediato.
baba Él dijoY «Su plataforma, incluso con bucles apilados, es mucho más pequeña y compacta que los métodos anteriores, que utilizan fibras ópticas conectadas a varios componentes».
“La plataforma de chips fotónicos de silicio más escalable ofrece avances significativos, lo que permite que la fotónica de dimensiones sintéticas aproveche un conjunto de herramientas de fabricación CMOS comercial sofisticado y avanzado, al tiempo que crea los medios para que los fenómenos topológicos multidimensionales se introduzcan en nuevas aplicaciones de dispositivos”.
«La flexibilidad del sistema, incluida la capacidad de reconfigurarlo según sea necesario, complementa los espacios fijos equivalentes en el espacio real, lo que puede ayudar a los investigadores a sortear las limitaciones dimensionales del espacio real para comprender fenómenos incluso más allá de las tres dimensiones».
Este trabajo demuestra la viabilidad de utilizar fotónica dimensional topológica y sintética con una plataforma de integración de fotónica de silicio. A continuación, planeamos recopilar todos los elementos ópticos de dimensiones tanto topológicas como sintéticas para construir un circuito topológico integrado”.
Referencia de la revista:
- Armanda Palitis et al. Estructuras de cintas dimensionales sintéticas sobre una plataforma fotónica Si CMOS. DOI: 10.1126 / sciadv.abk0468
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