Subwavelength metamaterials for integrated power and modal management

Abstract

Integrated photonics, born from the success of optical communications and driven by the limitations of electronic interconnects, emerged as a groundbreaking technology in the 1970s. This pioneering innovation opened the possibility of manipulating and controlling light signals on a miniature scale, leading to the development of compact and highly efficient optical systems. Photonic integrated circuits (PICs) enable high-speed data transmission and broad bandwidth capacity systems in a miniaturized semiconductor chip. Silicon photonics, distinguished by its compatibility with complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) fabrication processes and monolithic integration, has become the dominant platform for PICs. Its applications extend to diverse fields such as neuromorphic photonics, 5G-6G communications, quantum photonics, the Internet of Things, light detection and ranging, spectrometry, and sensing. Despite the promising potential of silicon photonics technology, challenges such as birefringence and fabrication limitations persist, impeding the development of fundamental integrated building blocks. To address these challenges, ongoing research is required to enhance the performance of photonic components, thereby unlocking new applications, and enabling next-generation PICs...La fotónica integrada, nacida a raíz del éxito de las comunicaciones ópticas e impulsada por las limitaciones de las interconexiones electrónicas, emergió como una tecnología revolucionaria en la década de 1970. Esta tecnología innovadora abrió la posibilidad de manipular y controlar señales de luz en una escala en miniatura, permitiendo el desarrollo de sistemas ópticos compactos y muy eficientes. Los circuitos fotónicos integrados (PIC) permiten la transmisión de datos a alta velocidad y los sistemas de gran ancho de banda en un chip semiconductor miniaturizado. distinguida por su compatibilidad con los procesos de fabricación de óxido de metal complementario (CMOS) y la integración monolítica, se ha consolidado como la plataforma dominante para los PICs. Sus aplicaciones se extienden a diversos campos, como la fotónica neuromórfica, las comunicaciones 5G-6G, fotónica cuántica, el internet de las cosas, la detección y el alcance de la luz (LIDAR), la espectrometría, y sensores. A pesar del prometedor potencial de la tecnología fotónica de silicio, todavía persisten desafíos como la birrefringencia y las limitaciones de fabricación, que impiden el desarrollo de los componentes integrados fundamentales. Para hacer frente a estos retos, es necesario proseguir la investigación con el fin de incrementar el rendimiento de los componentes fotónicos, desbloqueando así nuevas aplicaciones y haciendo posible la próxima generación de PICs...