Chip Fotonik NIST Hasilkan Laser Beragam Warna

Chip fotonik yang dikembangkan ilmuwan National Institute of Standards and Technology (NIST) dan para kolaborator dapat menghasilkan beragam warna laser dalam satu rangkaian terintegrasi. Teknologi ini dibuat dengan menempatkan pola material khusus di atas wafer silikon untuk mengarahkan dan memproses cahaya.

Riset tersebut ditujukan untuk mengatasi keterbatasan laser berukuran kecil, efisien, dan berkualitas tinggi yang saat ini hanya tersedia pada beberapa panjang gelombang. Hasil penelitian ini berpotensi mendukung komputer kuantum, jam atom optik, kecerdasan buatan, serta teknologi tampilan realitas virtual.

Chip fotonik NIST gabungkan dua material

Rangkaian baru itu menggunakan wafer silikon yang dilapisi silikon dioksida dan niobium litium. Material niobium litium dapat mengubah warna cahaya yang masuk. Peneliti juga menambahkan logam untuk mengendalikan perubahan warna serta menyalakan dan mematikan cahaya dengan cepat, kemampuan yang penting untuk pemrosesan data dan pengiriman sinyal berkecepatan tinggi.

Lapisan lain berupa tantalum pentoksida, atau tantala, berfungsi mengubah satu warna laser menjadi seluruh warna cahaya tampak dan berbagai panjang gelombang inframerah. Peneliti mengembangkan teknik untuk membuat rangkaian dari tantala tanpa memanaskannya, sehingga material itu dapat ditempatkan di atas lapisan lain tanpa merusaknya.

Ribuan rangkaian menghasilkan warna berbeda

Dengan menyusun material dalam tumpukan tiga dimensi, peneliti membuat satu chip yang dapat mengarahkan cahaya di antara lapisan. Sekitar 50 chip seukuran kuku, yang memuat total 10.000 rangkaian fotonik, ditempatkan pada wafer seukuran tatakan gelas bir.

Setiap rangkaian dapat menghasilkan warna berbeda hanya melalui rancangan sirkuitnya. Scott Papp, fisikawan NIST yang memimpin penelitian, mengatakan timnya belajar membuat rangkaian kompleks dengan banyak fungsi untuk berbagai bidang. Grant Brodnik, salah satu peneliti, menyebut teknik tersebut memungkinkan integrasi tanpa sambungan rumit dan tantala dapat ditambahkan ke rangkaian yang sudah ada.

Teknologi ini dapat membantu perangkat yang membutuhkan laser dengan warna khusus. Atom rubidium, misalnya, merespons cahaya merah dengan panjang gelombang 780 nanometer, sedangkan atom strontium merespons cahaya biru pada 461 nanometer. Laser berukuran besar dan mahal selama ini menjadi salah satu hambatan pemindahan komputer kuantum serta jam optik dari laboratorium ke penggunaan lapangan.

Chip fotonik juga berpotensi mengirimkan sinyal secara lebih efisien di antara chip khusus yang digunakan perusahaan teknologi, sehingga mendukung perangkat berbasis kecerdasan buatan. Namun, chip NIST belum siap diproduksi massal. NIST bekerja sama dengan Octave Photonics untuk meningkatkan skala teknologi tersebut. Penelitian ini dipublikasikan secara daring pada 15 April 2026.

Baca berita lain di Teknologi