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Esquema del divisor de potencia en “Y” y vista microscópica del metamaterial para dos procesos de fabricación con distinta resolución.

Metamateriales de redes sublongitud de onda

Simplificando mucho, las redes sublongitud de onda se componen de piezas en fila como en un camino de piezas de dominó, donde estas piezas son mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz que se propaga por ellas. Sucede que de esta forma la luz se propaga por el camino como si fuera un nuevo material homogéneo (lo que se conoce como metamaterial), con la ventaja de que se pueden modificar sus propiedades ópticas a voluntad.
Esta innovadora solución ya se ha aplicado con éxito a muchas otras tecnologías.

Fotónica de silicio

Los circuitos integrados fotónicos de silicio están empezando a ser tratados como soluciones compactas y eficientes llamadas a superar las limitaciones de los circuitos clásicos basados en cables de cobre.
Los divisores de potencia ópticos son un componente fundamental en los circuitos fotónicos integrados. Se utilizan para distribuir la luz a través de los chips y también son elementos clave para formar dispositivos más complejos. Todavía no se ha encontrado un divisor de potencia que reúna todos los requisitos deseables: tolerancia a errores de fabricación, pocas pérdidas de potencia, tamaño reducido y que funcione bien con varios modos ópticos.
Hoy en día hay muchas líneas de investigación trabajando con distintas arquitecturas de divisores de potencia. Sin embargo, la resolución de los procesos de fabricación actuales resultan en tamaños mínimos fabricables, limitando el diseño de este tipo de dispositivos. Concretamente, en los divisores de potencia en “Y”, resulta en imperfecciones en la punta de la unión entre sus dos brazos, lo que genera pérdidas significativas de potencia. Gracias a utilizar metamateriales en estos dispositivos se consigue desconfinar el modo fundamental en las proximidades de la unión y así mitigar exitosamente las pérdidas.

Aplicaciones

Estos nuevos divisores de potencia, al ser un componente básico en los circuitos fotónicos, abren perspectivas prometedoras para ampliar el alcance de la integración fotónica a muchos campos de la tecnología moderna como las comunicaciones móviles 5G, el Internet de las cosas, la fotónica cuántica, y soluciones en un chip para aplicaciones de laboratorio.