Zie Nieuws

Nieuwe lichtversterker geeft fotonica een 'boost' ERC Grant voor Sonia García Blanco

Een nieuwe lichtversterker, ontwikkeld aan de Universiteit Twente (MESA+ Instituut), kan niet alleen de lichtsignalen op fotonische chips oppeppen, maar geeft daarmee ook een ‘boost’ aan de toepassingsmogelijkheden van deze chips. Sterkere lichtsignalen maken detectoren voor tumormarkers of virussen gevoeliger. Of: een autonoom rijdende auto zal zijn omgeving beter weten te scannen. De kleine afmetingen van de nieuwe versterker zijn een groot voordeel. Om het concept rijp te maken voor de markt, heeft UT-onderzoeker prof. Sonia García Blanco nu een ‘Proof of Concept’ subsidie ontvangen van de European Research Council.

 

“Deze nieuwe bouwsteen biedt het hoofd aan de huidige problemen met prestaties, schaalbaarheid en flexibiliteit.” 

Fotonische chips (photonic integrated circuits, PIC’s) vinden hun weg inmiddels naar een groeiend aantal toepassingen. We kennen natuurlijk de chips die volgepakt zijn met minuscule elektronische componenten, in plaats daarvan bestaat een PIC uitcomponenten die licht geleiden en bewerken. Ze zijn te vinden in detectie-chips in de medische wereld, in datacenters en signaalverwerking voor 5G mobiele communicatie. En: de autonome auto’s van de toekomst zijn afhankelijk van fotonica, voor het in kaart brengen van hun omgeving (met LIDAR – light detection and ranging). Met een sterker lichtsignaal zullen zij hiertoe beter in staat zijn. Een versterker kan, net als in de elektronica, kleine signalen krachtiger maken. Tot nu toe is het niet goed mogelijk om een optische versterker te integreren op dezelfde chip als de rest van de fotonica. Dit betekent dat je een externe verbinding moet leggen: dit kan verliezen opleveren en is kwetsbaar. Sonia García Blanco en haar team hebben nu een versterker ontwikkeld die de nadelen het hoofd biedt. De versterker maakt gebruik van de combinatie van aluminiumoxide en erbium, en van een innovatieve koppelingstechniek.

 

De versterker-'lus' wordt dankzij een dubbellaags techniek gekoppeld aan de andere componenten op de fotonische chip. Te zien is hoe het signaal van binnen naar buiten sterker wordt.

Dubbele laag

Erbium is geen onbekende in de wereld van de fotonica: het materiaal wordt al gebruikt in ‘fiber optical amplifiers’  (EDFA’s). Dit zijn vrij grote componenten. Dankzij de combinatie met aluminiumoxide, de juiste concentratie van erbium en een slim ontwerp, kunnen de afmetingen drastisch omlaag terwijl wel een hoge optische versterking mogelijk is. Dan blijft nog de vraag: hoe verbind je de versterker met de rest van de lichtgeleidende onderdelen op de chip. Het antwoord van García Blanco is een dubbele fotonische laag. Het licht kan, met verwaarloosbare verlies, verticaal op en neer bewegen tussen de schakeling van siliciumnitride en de versterkersectie. Dat kan onder meer dankzij een taps toelopend ontwerp van de twee laagjes, boven elkaar. Dit maakt dat de ontwerper van een fotonische chip op elke gewenste plek een versterker kan inbouwen, zoals ook een elektronica-ontwerper kan ‘spelen’ met verschillende bouwblokken.

De versterker is een van de resultaten van het project ‘Rare-earth doped novel on-chip sources’, waarvoor Sonia Garcia Blanco in 2015 een ‘Consolidator Grant’ ontving van de European Research Council. Dit project loopt nu af, en de ‘Proof of Concept’ subsidie stelt haar in staat om het nieuwe concept versneld marktrijp te maken.

Prof. Sonia García Blanco is adjunct-hoogleraar in de Optical Sciences Group, onderdeel van het MESA+ Instituut van de Universiteit Twente.

ir. W.R. van der Veen (Wiebe)
Persvoorlichter (aanwezig ma-vr)