ENGINEERINGNET.BE - Elektro-optische circuits sturen tal van data- en telecommunicatie toepassingen aan, maar worden ook steeds vaker ingezet bij ultralage temperaturen voor kwantumtoepassingen.
Kwantumcomputers en -detectoren werken bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt (rond vier Kelvin of -269°C). In die omstandigheden kunnen veel materialen licht niet meer efficiënt sturen, terwijl net dat cruciaal is om informatie te coderen, door te geven en om te zetten in elektro-optische circuits.
In een nieuwe publicatie in het vakblad Science rapporteren imec-onderzoekers, in een samenwerking met KU Leuven en Universiteit Gent, hoe zij een dunne film van strontiumtitanaat (SrTiO₃) hebben geoptimaliseerd bij dergelijke lage temperaturen.
Het team onder leiding van Christian Haffner demonstreert een effectieve Pockels-coëfficiënt van 345 picometer per volt, de hoogste waarde die ooit is gerapporteerd voor een dunne-film elektro-optisch materiaal bij een temperatuur van 4 Kelvin.
De Pockels-coëfficiënt geeft aan hoeveel de brekingsindex (de mate waarin licht afbuigt en vertraagt in een gegeven materiaal) verandert wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd. Hoe groter de Pockels-coëfficiënt, hoe efficiënter licht per volt gemoduleerd kan worden
Waar de meeste materialen bij ultralage temperatuur minder goed presteren, doet deze geoptimaliseerde strontiumtitanaat-dunnefilm het juist veel beter dan bij kamertemperatuur. Bovendien vertoont het daarbij slechts beperkte optische verliezen.
De doorbraak opent de deur naar tal van nieuwe toepassingen: met een elektro-optisch materiaal dat in dunne-filmvorm en bij extreem lage temperaturen recordprestaties levert, kan een nieuwe generatie van kwantum-interconnects, modulatoren en transducers worden gebouwd, die op termijn supergeleidende processors met optische netwerken kunnen verbinden.
