En plan för att införliva en tredje böjd vågledare i en kiselbaserad ljussplitter fick A*STAR-forskare att utveckla en enhet som kan 30-faldigt förbättra splittringseffektiviteten. Den nya on-chip-ljusdelaren markerar ett stort genombrott för att förbättra högpresterande dataöverföringssystem, samt applikationer inom kvantberäkning.

Manipulationen av ljus i mikroskalanordningar är en grundpelare för höghastighetsoptiska kretsar som ligger till grund för kommunikation och nästa generations teknik som kvantberäkning. Ljuset är snabbt och låg effekt, och kan kodas för att överföra data på olika sätt. Som Thomas Ang från A*STAR Institute of High Performance Computing (IHPC) förklarar, för att dessa manipulationer ska vara tillförlitliga och effektiva, ljuset måste vara så "rent" som möjligt - inte bara tätt begränsat kring en specifik våglängd, men också av en enhetlig polarisering.

"Ljus består av en blandning av två polarisationskomponenter, "Ang säger." Polarisationsstråldelare används för att separera en blandad polarisationsstråle i två kanaler för varje polarisering. "

När klyvningen är ofullkomlig, de två kanalerna kan innehålla små proportioner av den motsatta polarisationen, en effekt som kallas överhörning.

"Polarisationsstråldelare med låg överhörning är mycket viktiga för hög signalförtroende i höghastighetsoptiska sammankopplingsapplikationer, "säger Jun Rong Ong, Angs partner i studien. "Nuvarande teknik är begränsad till en överhörningsnivå, kallas utrotningskvoten, cirka 25 decibel, som är tillräckligt hög för att påverka höghastighetsdataöverföring. "

Fältet för polarisationsstråldelare (PBS) är välutvecklat, och det har gjorts många försök att bryta denna 25 decibel gräns för kiselbaserade enheter som industristandard för tillverkning. Ang, Ong och deras kollegor brainstormade sätt att utmana denna gräns, och kom på idén att lägga till en tredje vågledare - i huvudsak en kanal eller väg till routljus på ett chip - när status quo dikterade högst två.

"Vi var intresserade av vågledare för att böja och dirigera ljus, och konceptualiserade vår nya design efter brainstorming inom vårt team, "säger Ang." Vi testade vår hypotes med hjälp av datasimuleringar och var glada över att finna att enheten överträffade några av de bäst publicerade resultaten i klassen. "

Arbetar med samarbetspartners vid Singapore University of Technology and Design, laget tillverkade sedan enheten med tre vågledare (se bild) och bekräftade dess kraftigt förbättrade utrotningskvot på 40 decibel, representerar en ytterligare 30-faldig minskning av polarisationsöverhörning.

"Vi förväntar oss också att enheten kan förbättras ytterligare genom att optimera dess design, "säger Ong.