Integração de dispositivos fotônicos-plasmônicos

• Processo: 23/12143-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2030
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Victor Anthony Garcia Rivera
• Beneficiário: Victor Anthony Garcia Rivera
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Ben-Hur Viana Borges ; Danilo Manzani ; DELAIZIR ; Euclydes Marega Junior ; Ricardo Elgul Samad ; Sergio Celaschi ; Sidney José Lima Ribeiro ; Younes Messaddeq
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Hybrid amorphous thin films | Integrated Photonics | nanodevices | photonics materials | plasmonic | Quantum-plasmonic interaction | Fotônica integrada ativos

Resumo

O avanço constante nas telecomunicações exige maior velocidade e capacidade de transmissão de dados. Para atender a essa demanda crescente, as redes ópticas estão evoluindo com o objetivo de maximizar seu desempenho, incorporando circuitos reconfiguráveis que se adaptam às condições dinâmicas da rede. Nesse contexto, a fotônica em silício (Si) tem se consolidado na indústria como uma plataforma promissora para circuitos fotônicos integrados, graças às suas excelentes propriedades eletrônicas e aos processos de fabricação maduros e acessíveis. Contudo, as propriedades ópticas do Si ainda apresentam limitações que precisam ser superadas para que ele atenda integralmente às exigências das redes ópticas de última geração. Neste projeto propomos desenvolver no Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da Universidade de São Paulo (USP) a nucleação de uma linha de pesquisa em integração fotônica-plasmônica sobre wafer de Si ou sobre Si isolante (SOI) com materiais ópticos ativos. A linha de pesquisa se desenvolverá nessa plataforma de Si e SOI tendo como pilares: (1) Desenvolvimento de novos materiais fotônicos híbridos ativos: Desenho e fabricação de filmes finos por PLD ou filmes poliméricos-híbridos, obtidos a partir de vidros óxidos, cerâmicas ou de anti-vidros com propriedades lineares, não lineares e/ou com ganho ótico. Esses materiais serão utilizados como substratos para integração em filmes de Si ou SOI. (2) Simulação: Efeitos da interação de luz com nanoestruturas plasmônicas sobre esses filmes híbridos, isto é interação quântica-plasmônica. (3) Desenvolvimento de técnicas de nanofabricação de nanodispositivos híbridos para as telecomunicações. (4) Caracterizações experimentais: Avaliar a performance desses nanodispositivos com ênfase em emissão espontânea e estimulada, ganho e amplificação ótica, atenuação entre outras . A execução destes pilares contribuirá para o bom desenvolvimento do objetivo geral deste projeto que édesenvolver dispositivos que representem a próxima geração da fotônica integrada, superando os limites atuais. Isso inclui a transição das interconexões óptico-elétricas para interconexões totalmente ópticas, bem como o desenvolvimento de um empacotamento adequado para viabilizar sua futura comercialização. Com isso, pretende-se beneficiar o estado de São Paulo, contribuindo para o avanço da pesquisa de ponta e impulsionando o setor industrial brasileiro. (AU)