Circuits intégrés photoniques programmables non volatils pixellisés basés sur un design inverse

Les circuits intégrés photoniques programmables se sont développés comme un composant clé pour diverses applications, y compris l'avancement de l'informatique optique, le fonctionnement logique programmable et le traitement de l'information quantique. Cependant, les méthodes de modulation conventionnelles ont souffert de limitations significatives, notamment une tunabilité restreinte de l'indice de réfraction et une consommation d'énergie statique substantielle, ce qui empêche leur intégration à grande échelle. Dans ce travail, nous démontrons une photonique en silicium programmables à perte ultrabasse rendue possible par le matériau à changement de phase Sb2S3. En utilisant des techniques de design inverse, nous introduisons des motifs pixellisés de Sb2S3 sur une surface de dispositif compacte de seulement 4 × 18 μm pour moduler précisément la transmission optique. Grâce à la programmation ciblée de ces motifs pixelisés, nous démontrons expérimentalement quatre ratios de distribution de puissance à large bande distincts (90:10, 80:20, 70:30, et 60:40), atteignant un rapport d'atténuation maximal de 12 dB à une longueur d'onde centrale de 1550 nm pour la configuration 90:10. Les ratios de distribution de puissance mesurés correspondent étroitement aux prédictions du design inverse, avec des écarts d'environ 3%. Sur la base de cette approche, nous avons en outre validé la capacité des dispositifs de transformation optique linéaire multi-entrées/sorties. Cette plateforme photonique évolutive, économe en énergie et non volatile ouvre la voie à l'informatique optique à grande échelle, à la photonique neuromorphique et aux architectures photoniques reconfigurables de prochaine génération.