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Los acopladores direccionales desempeñan un papel fundamental en la distribución de energía óptica en circuitos integrados fotónicos, especialmente en aplicaciones como la multiplexación por división de longitud de onda (WDM) y el filtrado óptico. A pesar de los avances logrados hasta ahora, se continúa buscando arquitecturas que ofrezcan relaciones de acoplamiento personalizables en anchos de banda cada vez más amplios, manteniendo un tamaño compacto y bajas pérdidas.

En este estudio, publicado en IEEE Photonics Technology Letters, el equipo ha presentado un acoplador direccional compacto y altamente eficiente, basado en el fenómeno de la dispersión a través de metamateriales de sublongitud de onda. Mediante el uso de rejillas de longitud de onda, los investigadores han logrado demostrar experimentalmente que su dispositivo tiene bajas pérdidas y una respuesta espectral plana en un amplio ancho de banda que abarca por completo las bandas de telecomunicaciones C, L y U, que se extienden desde los 1505 nm hasta los 1675 nm.

Las mediciones experimentales revelaron pérdidas promedio por debajo de 0,24 dB y desviaciones de la relación de acoplamiento inferiores a ±1 dB en un ancho de banda de 170 nm. Estos valores cumplen con los estrictos requisitos de rendimiento de los divisores de potencia utilizados en múltiples etapas de acoplamiento en circuitos fotónicos. Además, las desviaciones máximas de la relación de acoplamiento dentro de las bandas C, L y U individuales se redujeron a ±0,3 dB, ±0,5 dB y ±0,5 dB, respectivamente.

El estudiante de doctorado Jaime Vilas comentó: «Nuestro acoplador direccional de bajas pérdidas representa un paso significativo en la mejora de la eficiencia y personalización de la distribución de energía en circuitos fotónicos integrados. La capacidad de adaptar la relación de acoplamiento en un amplio ancho de banda, junto con las bajas pérdidas y la respuesta espectral plana, lo hace perfecto para aplicaciones como el filtrado óptico y la multiplexación por división de longitud de onda. El diseño compacto del acoplador y su rendimiento excepcional lo convierten en una herramienta prometedora para la implementación de filtros ópticos multietapa».

Este avance en la tecnología de acopladores direccionales no solo tiene un impacto en el campo de la fotónica, sino que también puede contribuir a la reducción de los costos de fabricación en la industria de los circuitos integrados, gracias al uso de plataformas SILICON-ON-INSULATOR (SOI) y a la madurez de la fabricación de microelectrónica.

El equipo de investigación continúa trabajando en la optimización del diseño del acoplador direccional, con el objetivo de mejorar aún más su rendimiento en longitudes de onda más altas. Se espera que esta tecnología impulse el desarrollo de sistemas fotónicos más eficientes y avanzados, con aplicaciones en áreas como las comunicaciones ópticas, la computación cuántica y los espectrómetros en chip.

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