A lo largo de las décadas, el desarrollo de moduladores fotónicos de silicio (dispositivos tecnológicamente avanzados que permiten la manipulación de las propiedades de la luz) ha revelado potencial en diversas aplicaciones de redes y comunicaciones, pero un programa de investigación reciente ha descubierto que dichos dispositivos enfrentan actualmente limitaciones de ancho de banda y problemas de robustez operativa derivados de las propiedades fundamentales del silicio y otras limitaciones prácticas.
Los moduladores ópticos y fotónicos son dispositivos tecnológicamente avanzados que permiten la manipulación de las propiedades de la luz, como la potencia y la fase, en función de las señales de entrada. En las últimas décadas, los programas de investigación y desarrollo han destacado cómo los moduladores fotónicos de silicio podrían usarse en la comunicación óptica de datos, la detección, las tecnologías biomédicas, los sistemas automotrices, la astronomía, la industria aeroespacial y la inteligencia artificial (IA).
Sin embargo, el estudio – El futuro de la modulación ópticapublicado en el Revista IEEE de temas seleccionados en electrónica cuántica – señaló que, si bien son prometedores, los avances en los moduladores fotónicos enfrentan desafíos como altos costos, falta de uniformidad y falta de procesos estandarizados, lo que requiere la colaboración entre la academia, la industria y las partes interesadas globales para impulsar la innovación, así como la necesidad de explorar alternativas más allá de las plataformas tradicionales. .
Los expertos citados en el informe enfatizaron la necesidad de ir más allá de las plataformas tradicionales como el silicio a granel, el fosfuro de indio y el LiNbO convencional.3. Señalaron que la diversidad de materiales utilizados, procesos de fabricación y diseño de circuitos integrados fotónicos es un motor crucial para la innovación en este campo. Este cambio está conduciendo al desarrollo de nuevos materiales, configuraciones y tecnologías de integración de moduladores.
Se espera que estos nuevos desarrollos tengan un impacto significativo en numerosas aplicaciones emergentes de próxima generación, como las de centros de datos, inteligencia artificial, procesamiento de información cuántica, realidad aumentada y virtual, computación neuromórfica, detección y alcance de luz de onda continua modulada en frecuencia (Lidar), fotónica de microondas. , así como metrología y espectroscopia. En particular, LiNbO de película delgada3 Los moduladores son prometedores para interfaces cuánticas clásicas en circuitos superconductores.
Sin embargo, los expertos también señalaron varios desafíos que deben abordarse, incluidos los cuellos de botella tecnológicos, los altos costos de producción, la falta de uniformidad en los dispositivos, una inversión sustancial de tiempo, la falta de procedimientos estandarizados y más. Superar estos problemas requiere el desarrollo de una plataforma y capacidad de codiseño integral, lo que requiere la colaboración entre diseñadores, proveedores, fundiciones y proveedores de servicios de prueba y embalaje de chips fotónicos y eléctricos.
“El aumento sin precedentes de la IA y la actual situación geopolítica global han llevado a una mayor inversión en tecnología de semiconductores por parte de gobiernos, industrias y sectores privados en todas las principales regiones económicas del mundo”, dijo Di Liang, profesor de la Universidad de Michigan. “Esto ha resultado en más oportunidades de financiación para la colaboración entre la academia y la industria. Al superar las barreras técnicas y de intereses entre estos sectores y preparar a las mentes jóvenes para los desafíos futuros, podemos garantizar un flujo continuo de innovaciones para impulsar la tecnología hacia adelante”.