Circuitos fotónicos de gran área para detección de terahercios y perfilado de haz

Área de la Ciencia:

• Fotónica
• Tecnología de terahercios
• Óptica integrada

Sus antecedentes:

• La comunicación y la espectroscopía de terahercios (THz) exigen detectores rápidos y de bajo ruido.
• Los detectores de THz actuales son a menudo discretos, lentos, sensibles a la temperatura y requieren un enfoque de haz preciso.
• Los detectores electro-ópticos existentes se enfrentan a desafíos como la absorción de dos fotones y el emparejamiento de fase fijo, especialmente en frecuencias de telecomunicaciones.

Objetivo del estudio:

• Demostrar una arquitectura fotónica integrada para la detección avanzada de terahercios.
• Superar las limitaciones de las tecnologías actuales de detectores de terahercios.
• Permitir sistemas de terahercios plug-and-play con un rendimiento mejorado.

Principales métodos:

• Utilización de niobio de litio de película delgada para una arquitectura fotónica integrada.
• Empleo de modulación electro-óptica de un haz óptico de frecuencia de telecomunicaciones por una señal de terahercios.
• Integración de una doble matriz de antenas de terahercios dentro de un interferómetro Mach-Zehnder.
• Logro de cuasi-coincidencia de fase a través de un patrón de campo cercano de terahercios periódico.

Principales resultados:

• Se demostró un área de recolección de dispositivos extendida y una mayor eficiencia de interacción terahercio-óptica.
• Se mostró una respuesta de frecuencia adaptada a medida y una supresión eficaz de la señal fuera de banda.
• Se confirmó la operación con diversos ajustes del haz de terahercios debido a una gran área de detección.
• Se reconstruyeron perfiles de haz de terahercios utilizando arreglos de antenas como píxeles.

Conclusiones:

• El diseño integrado en chip en niobio de litio de película delgada supera las principales limitaciones de los detectores electro-ópticos anteriores.
• Esta arquitectura allana el camino para sistemas de terahercios en chip más avanzados y de alto rendimiento.
• El detector desarrollado ofrece una solución prometedora para aplicaciones de comunicación y espectroscopía de terahercios.