Los dispositivos fotónicos integrados pueden aumentar de forma radical la velocidad de la computación, revolucionar la electrónica de consumo y proporcionar nuevos diagnósticos mínimamente invasivos para la detección temprana de enfermedades. En RE-ACT (Novel active nanophotonic devices in rare-earth doped double tungstates), los investigadores sentaron las bases para fabricar circuitos fotónicos altamente integrados. Uno de los principales objetivos fue diseñar técnicas de fabricación económicas que fueran compatibles con la tecnología de semiconductor complementario de óxido metálico.
Con el fin de hacer realidad los dispositivos fotónicos de escala nanométrica ajustados al tamaño de los componentes electrónicos, los investigadores analizaron la posibilidad de usar la plasmónica, un método nanofotónico que permite controlar la luz a escala nanométrica. El equipo combinó guías de ondas plasmónicas con volframato doble de potasio cristalino (KREW) dopado con iones de tierras raras.
El KREW es un material cristalino que puede proporcionar una ganancia estable con distintas longitudes de ondas. Los investigadores usaron técnicas heterogéneas para integrar KREW en distintos sustratos, como el dióxido de silicio y el silicio. Se centraron en estudiar los pliegues en las guías de ondas KREW y cómo los efectos plasmónicos pueden reducir las pérdidas de propagación en pliegues pronunciados.
Los investigadores demostraron por medios experimentales que al introducir una capa final de metal debajo del núcleo de la guía de onda se reducen en general las pérdidas de pliegues. Este estudio es aplicable a cualquier guía de onda que tenga un contraste de índice de refracción bajo.
Otra actividad del proyecto fue el desarrollo de sensores SERS (espectroscopía de Raman amplificada por superficie) integrados sobre guías de onda ópticas. Estos sensores pueden emplearse en vigilar la toxicidad de las aguas residuales. En iniciativas futuras podrían utilizarse nanopartículas plasmónicas y guías de onda pasivas para obtener sensores SERS con que detectar contaminantes en agua destinada a consumo humano.
La posibilidad de integrar dispositivos fotónicos a escala nanométrica en chips con mayor funcionalidad, ancho de banda virtualmente ilimitado y un consumo energético muy bajo abre las puertas a aplicaciones nuevas y fascinantes.
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