Mejora de las guías de ondas plasmónicas
Para ser eficaz, la explotación de los canales de comunicación ópticos de banda ancha en las arquitecturas de centros de datos integrados y plataformas de enrutamiento se basa en tecnologías de pequeñas dimensiones, baja latencia y bajo consumo. Las interconexiones ópticas plasmónicas son una solución prometedora, siempre que se garantice un control adecuado en lo relativo a la conmutación y un enrutamiento de datos eficaz. El proyecto «Tunable liquid-crystal long-range surface plasmon polariton components» (ALLOPLASM), financiado con fondos europeos, desarrolló nuevos componentes de conmutación plasmónicos controlados de forma electroóptica mediante materiales cristalinos líquidos, para su utilización en circuitos fotónicos integrados. El proyecto incluyó el diseño, análisis, modelado y fabricación de estructuras plasmónicas mejoradas con capas de cristal líquido capaces de llevar a cabo las funciones de conmutación deseadas. ALLOPLASM utilizó diversos métodos de análisis numérico para el análisis electromagnético de guías de ondas y el estudio de la orientación del cristal líquido. Basándose en un método de elementos finitos, los científicos estudiaron la naturaleza anisotrópica de la guía de ondas plasmónica de cristal líquido. El método de expansión de modos propios (EME o Eigenmode expansion) permitió analizar de forma rigurosa la propagación de las ondas lumínicas en componentes de conmutación plasmónicos longitudinales. Además, ALLOPLASM analizó materiales muy dispersivos y desarrolló métodos en el dominio del tiempo para estudiar la fotónica de los cristales líquidos y las estructuras plasmónicas. Mediante estas herramientas numéricas, los científicos fueron capaces de diseñar y estudiar diversos componentes plasmónicos de cristal líquido para interconexiones ópticas, demostrando características avanzadas de rendimiento. Entre estos se incluyeron atenuadores y desfasadores variables plasmónicos de largo alcance en línea, conmutadores plasmónicos de acoplamiento direccional para arquitecturas de múltiples niveles en 3D y planares, así como desfasadores plasmónicos con carga dieléctricas en línea. En todos los casos, las propiedades de conmutación se indujeron mediante el control electroóptico de capas y cavidades de cristal líquido diseñadas adecuadamente. Esto permitió reducir el consumo de energía total hasta valores muy inferiores a los de los interruptores plasmónicos termoópticos. Los investigadores fabricaron y caracterizaron muestras experimentales. Los componentes plasmónicos previstos deberían proporcionar una solución de consumo ultrabajo de energía para interconexiones ópticas entre chips o dentro de chips.
Palabras clave
Guía de ondas plasmónica, cristal líquido, componente plasmónico, canal de comunicación, interconexión óptica, plasmón superficial, componente polaritón, componente de conmutación, material cristalino líquido, control electroóptico