Los campos y aplicaciones de investigación óptica son muy amplios, pero comenzaré agregando mi propia perspectiva. Mi investigación se centra en las comunicaciones ópticas y la fotónica integrada. En este campo, nos concentramos principalmente en láseres que operan alrededor de 1550 nm, porque hay una ventana de muy baja pérdida para el silicio y el dióxido de silicio.
El láser más común utilizado para las comunicaciones en la actualidad es probablemente el VCSEL (láser de emisión de superficie de cavidad vertical). Algunos desarrollos actuales en la investigación de VCSEL están en hacerlos más flexibles, por ejemplo, al agregar la capacidad de sintonizar la longitud de onda central:
http://ieeexplore.ieee.org/xpls/…
En la fotónica integrada, hay dos grandes impulsos para el desarrollo del láser. Una es hacer láseres más pequeños. El objetivo final es poder integrar fuentes láser en un chip como una CPU. Eso permitiría a la CPU comunicarse dentro de sí misma o con otros componentes utilizando enlaces ópticos en lugar de cables eléctricos.
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Los enlaces ópticos son deseables porque a medida que reduce los transistores en una CPU, debe hacer que los cables sean más pequeños, pero los cables eléctricos más pequeños tienen un peor rendimiento en cuanto a resistencia y retraso de señal. El problema es que para que valga la pena usarlo en un chip de CPU, los láseres deberían ser muy pequeños, aproximadamente del mismo tamaño que un transistor. De lo contrario, ocuparía tanto espacio que apenas quedaría espacio para los transistores.
Hacer láseres tan pequeños como transistores es un desafío por muchas razones. Una de las cuestiones más importantes es que la longitud de onda de la luz que queremos usar ya es mucho mayor que el tamaño que queremos que tenga el láser. Sin embargo, los láseres que son significativamente más pequeños que la longitud de onda de la luz que producen ya se han demostrado:
http://www.opticsinfobase.org/ab…
El otro gran impulso en el desarrollo del láser para la fotónica integrada es hacerlos compatibles con los procesos de fabricación CMOS estándar que ya se utilizan para fabricar componentes electrónicos en un chip. El principal problema es que el silicio es un semiconductor indirecto, lo que lo convierte en un material pobre para fabricar láseres. Para evitar esto, la mayoría de los láseres integrados están hechos con otros semiconductores como GaAs e InP. Esto funciona bien para demostrar los láseres por sí mismos, pero no es posible fabricar la mayoría de esos láseres en la misma oblea que los circuitos CMOS de silicio estándar de la industria. Se han demostrado los láseres fabricados directamente en silicio, pero su rendimiento es tan pobre que aún no se consideran viables. La mayoría de los esfuerzos se centran en encontrar formas inteligentes de integrar láseres sin silicio en obleas de silicio sin interferir con el proceso de fabricación de CMOS de silicio:
http://www.springerlink.com/cont…