Rare-earth doped waveguides using pulsed laser deposition for integrated quantum photonics

• Grant number: 25/20714-5
• Support Opportunities: Scholarships abroad - Research Internship - Doctorate
• Start date: March 01, 2026
• End date: February 28, 2027
• Field of knowledge: Physical Sciences and Mathematics - Physics - Condensed Matter Physics
• Principal Investigator: Euclydes Marega Junior
• Grantee: José Yitzhak Aarón Chacaliaza Ricaldi
• Supervisor: Jose Gonzalo
• Host Institution: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brazil
• Institution abroad: Instituto De Óptica Daza De Valdés, Spain
• Associated to the scholarship: 23/08401-6 - Plasmonic waveguides based on Er3+ doped nanoglasses for quantum telecommunications applications, BP.DR

Abstract

Íons de terras raras são amplamente reconhecidos como dopantes ópticos eficientes em sistemas de estado sólido, mas seu potencial completo para comunicações quânticas só começou a ser explorado recentemente. Entre eles, os íons Er3+ são particularmente atraentes devido à sua emissão na banda C das telecomunicações ópticas (1550 nm), que é totalmente compatível com as redes de fibra óptica existentes. Aproveitando essas propriedades, este projeto BEPE propõe a fabricação de guias de onda canal baseadas em vídros dopados com Er3+ por meio de deposição a laser pulsado (PLD). O estudo integrará síntese de vidro bulk, deposição de filmes finos via PLD, simulações computacionais e caracterização óptica para otimizar o desempenho do dispositivo. Além disso, experimentos exploratórios investigarão o papel dos parâmetros de deposição e o acoplamento da emissão de Er3+ com nanoestruturas plasmônicas, visando aprimorar a emissão espontânea e o confinamento óptico. Além dos avanços científicos, o projeto proporcionará treinamento especializado em fabricação de PLD e guias de onda no Instituto de Óptica "Daza de Valdés" em Madri, Espanha, fomentando a colaboração com o IFSC/USP e contribuindo para o desenvolvimento da fotônica quântica integrada no Brasil.