Eletrônica

Você ainda ouvirá falar de um "Vale do Niobato de Silício"

Redação do Site Inovação Tecnológica -  15/01/2018

Microfotografias mostram a precisão obtida em um material que até agora resistia à fabricação de componentes miniaturizados.[Imagem: Mian Zhang et al. - 10.1364/OPTICA.4.001536]

Niobato de Lítio

Você nunca ouviu falar de um "Vale do Niobato de Lítio", mas a revolução em andamento na fotônica já justificaria homenagear esse material, a exemplo do "Vale do Silício", localizado na Califórnia.

O niobato de lítio já é um dos materiais ópticos mais utilizados, conhecido por suas propriedades eletro-ópticas, o que significa que ele pode converter sinais eletrônicos em sinais ópticos de forma eficiente. Os moduladores de niobato de lítio são a espinha dorsal das telecomunicações modernas, convertendo dados eletrônicos em informações ópticas no final dos cabos de fibra óptica.

Mas é notoriamente difícil miniaturizar componentes de alta qualidade feitos com esse material, o que tem sido o grande obstáculo a várias aplicações práticas, que exigem que suas funcionalidades sejam integradas a um chip.

Felizmente, a solução já está nos laboratórios.

"Esta pesquisa desafia o status quo. Nós demonstramos que você pode fabricar componentes de niobato de lítio de alta qualidade - com perda ultrabaixa e elevado confinamento óptico - usando os processos de microfabricação convencionais," disse o professor Marko Loncar, da Universidade de Harvard, nos EUA.

Isto abre portas para a fabricação de circuitos integrados fotônicos ultraeficientes, para a fotônica quântica, a conversão óptica para micro-ondas e muito mais, sobretudo levando em conta que o niobato de lítio tem várias outras propriedades interessantes e curiosas.

Gravação a plasma

A maioria das microestruturas ópticas convencionais é fabricada usando processos de corrosão química ou mecânica. Mas o niobato de lítio é quimicamente inerte, o que significa que o ataque químico está fora de questão.

"Usar litografia química no niobato de lítio é como usar água para remover esmalte das unhas, simplesmente não vai funcionar," explicou Mian Zhang, principal idealizador da nova técnica.

Buscando inspiração em experimentos anteriores feitos com diamante - bem mais duro do que o niobato de lítio - Zhang aprimorou uma técnica de gravação a plasma que se mostrou capaz de esculpir fisicamente ressonadores em filmes finos de niobato de lítio.

A equipe demonstrou que esses guias de onda em nanoescala propagam a luz por uma rota de um metro de comprimento perdendo apenas cerca de metade da potência óptica - em comparação, os componentes atuais de niobato de lítio perdem pelo menos 99% da luz na mesma distância.

A seguir, a equipe pretende preparar a técnica para escalonamento industrial e desenvolver uma plataforma de niobato de lítio para uma ampla gama de aplicações, incluindo comunicação óptica, computação quântica e comunicação e fotônica de micro-ondas.

Bibliografia:

Monolithic ultra-high-Q lithium niobate microring resonator
Mian Zhang, Cheng Wang, Rebecca Cheng, Amirhassan Shams-Ansari, Marko Loncar
Optica
Vol.: 4, 1536-1537
DOI: 10.1364/OPTICA.4.001536