Los investigadores de la Universidad de Strathclyde han logrado un importante resultado, desarrollando un nuevo método para ensamblar dispositivos ópticos de control de luz ultrapequeños, trayendo una nueva oportunidad para la fabricación escalable de sistemas ópticos avanzados en campos como la tecnología cuántica, telecomunicaciones y sensores. La investigación relacionada se ha publicado en la revista Nature Communications.

Esta investigación se centra en cavidades de cristales fotónicos (PhCC), que son estructuras a nivel de micrones capaces de capturar y manipular la luz con precisión extremadamente alta, componentes clave para tecnologías de alto rendimiento desde la computación cuántica hasta la IA fotónica. Sin embargo, previamente, la construcción de matrices de cristales fotónicos a gran escala se veía severamente limitada por pequeñas variaciones en el proceso de fabricación; incluso defectos a nivel nanométrico alteraban drásticamente las propiedades ópticas de cada dispositivo, haciendo imposible construir matrices de unidades idénticas en un chip.

El grupo de investigación liderado por la Universidad de Strathclyde diseñó un método innovador que puede remover físicamente PhCC individuales de una oblea de silicio original y colocarlos en un nuevo chip, mientras mide y clasifica cada PhCC en tiempo real según sus propiedades ópticas. Utilizando un sistema de integración de dispositivos semiconductores personalizado diseñado y construido en Strathclyde, los investigadores pudieron manipular y posicionar dispositivos fotónicos microscópicos con una precisión y rendimiento sin precedentes, un paso importante hacia la fabricación escalable.

Dr. Sean Boomer, autor principal del artículo de la Universidad de Strathclyde, afirma que este es el primer sistema de su tipo que permite mediciones ópticas durante la integración de dispositivos. Ensamblar estos dispositivos anteriormente era como construir con bloques de Lego de colores desconocidos; ahora, se puede medir el rendimiento durante el ensamblaje, liberando el potencial para fabricar diseños más efectivos y complejos. En un experimento, el equipo transfirió y ordenó exitosamente 119 PhCC según su longitud de onda de resonancia, creando matrices personalizadas imposibles de fabricar con métodos tradicionales.

Además, esta plataforma de integración permitió por primera vez a los investigadores observar la respuesta dinámica de los dispositivos al proceso de impresión, revelando efectos mecánicos elásticos y plásticos en escalas de tiempo desde segundos hasta horas.

El profesor Michael Strain, titular de la Cátedra de Fotónica a Nivel de Chip de Fraunhofer y RAEng, indica que la capacidad de reordenar dispositivos microscópicos después de fabricarlos es un paso clave para usarlos como elementos de circuitos a mayor escala. Actualmente, el equipo de investigación está trabajando en ensamblar varios dispositivos semiconductores en un solo chip para crear sistemas complejos y de alto rendimiento para telecomunicaciones, aplicaciones cuánticas, sensores y más.