Het niet-lineaire optische gedrag ontrafelen en de performantie verbeteren van niet-lineaire fotonische geintegreerde circuits verrijkt met 2D materialen (FWOAL958)

Het onderwerp van dit projectvoorstel is gesitueerd in de fotonica, i.e. de wetenschap en technologie van licht. Fotonische componenten gemaakt van golfgeleiders op een chip laten toe niet-lineair optische functionaliteiten 'on-chip' te realiseren zoals golflengteconversie in datacomverbindingen en spectrale verbreding voor biomedische beeldvorming. Zulke niet-lineaire componenten zijn gebaseerd op
'four-wave mixing' (FWM) en 'self-phase modulation' (SPM), en hun performantie zou sterk kunnen verbeterd worden door de chip te bedekken met 2D materialen zoals grafeen en MoS2. Echter, dit potentieel valt momenteel moeilijk te exploiteren door een gebrekkige kennis van het niet-lineaire optische gedrag van golfgeleiders bedekt met 2D materialen en door het ontbreken van een algemeen theoretisch formalisme om dit gedrag te beschrijven. In dit projectvoorstel zullen de PI en haar team beide uitdagingen adresseren: enerzijds zullen ze theoretisch and experimenteel onderzoek verrichten rond FWM en SPM in golfgeleiders bedekt met, respectievelijk, grafeen en MoS2, met als doel hun niet-lineaire gedrag te ontrafelen en hun performantie sterk te verhogen. Anderzijds zullen ze een uniek alles-in-een formalisme ontwikkelen om dit gedrag te beschrijven met gecombineerde terminologieen van ingenieurs en fysici. Dit baanbrekende onderzoek op vlak van fundamentele kennis en de praktische toepassing ervan laat toe om niet-lineaire fotonische chips met 2D materialen optimaal te exploiteren.

Trefwoorden:nonlinear-optical waveguides, 2D materials, frequency generation

Disciplines:Nanomaterialen, Nanofotonica, Fotonica, licht en verlichting