Guias de onda plasmônicas baseadas em nanovidros dopados com Er3+ para aplicações em telecomunicações quânticas

• Processo: 23/08401-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Euclydes Marega Junior
• Beneficiário: José Yitzhak Aarón Chacaliaza Ricaldi
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07276-1 - CEPOF - Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica, AP.CEPID
• Assunto(s): Guias de onda Interação luz-matéria Vidro Óptica e fotônica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Guias de onda | Interação luz-matéria | Ions de Terras Raras | Metesuperfícies | Plasmons polaritons de superfície | vidros | Óptica e Fotônica

Resumo

O estudo da interação entre íons de terras raras em vidros e filmes finos com plasmons de polariton de superfície em regime de acoplamento forte tem vastas aplicações em telecomunicações. Isso pode ser viabilizado por meio de arranjos ordenados de nanoestruturas plasmônicas em superfícies de ouro. Essas estruturas não apenas amplificam o campo elétrico local na interface metal/substrato, mas também são capazes de aprimorar certos modos e induzir uma transmissão óptica extraordinária. Além disso, com a expansão das telecomunicações, há uma demanda crescente por maior velocidade e segurança na transmissão de dados. Redes ópticas estão se aprimorando, incluindo o uso de circuitos reconfiguráveis para adaptação às condições da rede. A internet quântica oferece a capacidade de transmitir dados utilizando protocolos baseados na mecânica quântica, sendo impulsionada por repetidores quânticos ainda em desenvolvimento através de diferentes abordagens. Nossa proposta envolve o desenvolvimento de repetidores quânticos sobre nanoestruturas plasmônicas utilizando materiais ópticos ativos. Este projeto será fundamentado em três pilares principais: 1. Desenvolvimento de novos materiais fotônicos híbridos ativos: criação e fabricação de filmes finos híbridos a partir de nanovidros de telúritos-óxidos dopados com íons de Er3+ imersos em PMMA, com propriedades de ganho ótico, para serem depositados nas nanoestruturas plasmônicas. 2. Avanço de técnicas de fabricação de guias de ondas híbridos baseados em PMMA através de fotolitografia óptica, visando maximizar esse processo vía interação plasmons de polariton de superfície - Er3+ e alcançar os repetidores quânticos. 3. Caracterizações experimentais: Avaliação do desempenho dos materiais produzidos e do repetidor quântico, com foco em emissão espontânea e estimulada, ganho e amplificação ótica, além da avaliação dos protocolos de informação quântica propostos no projeto.