El tema de la miniaturización funciona a través de la ley de Moore en microelectrónica, ¿cómo funciona en la fotónica integrada?

En fotónica integrada, la miniaturización no sigue exactamente la Ley de Moore, sino que se rige por principios físicos distintos, aunque hay ciertas analogías con la microelectrónica. Algunas de las principales estrategias y desafíos en la miniaturización de circuitos fotónicos incluyen:

1. Ley de Escalado en Fotónica

• A diferencia de la microelectrónica, donde la miniaturización mejora el rendimiento y reduce el consumo energético, en fotónica la reducción de tamaño de los componentes está limitada por la longitud de onda de la luz. Los dispositivos fotónicos deben tener dimensiones comparables a la longitud de onda utilizada (generalmente en el rango de 500 nm a 1600 nm).
• La miniaturización extrema puede provocar dispersión y pérdidas ópticas, lo que dificulta la eficiencia.

2. Uso de Ondas Guiadas y Materiales Avanzados

• La integración de guías de onda de alto índice de refracción (como silicio fotónico) permite reducir las dimensiones de los circuitos sin perder eficiencia.
• El uso de materiales como nitruro de silicio (SiN) o fosfuro de indio (InP) ayuda a mejorar la miniaturización en ciertas aplicaciones.

3. Nanofotónica y Metamateriales

• Se han desarrollado estructuras como cristales fotónicos y metamateriales para confinar la luz a escalas inferiores a la longitud de onda.
• La plasmonónica, que aprovecha plasmones superficiales en interfaces metal-dieléctrico, permite una mayor miniaturización, aunque con desafíos en pérdidas ópticas.

4. Tecnologías Híbridas y Heterointegración

• En lugar de depender solo del silicio, se integran diferentes materiales y tecnologías (como el acoplamiento de láseres de InP sobre chips de silicio) para optimizar tamaño y rendimiento.
• La integración 3D y los empaques avanzados permiten reducir la huella de los circuitos fotónicos.

5. Computación y Redes Ópticas

• En aplicaciones como la computación fotónica y las redes ópticas en chip (NoC fotónicas), se desarrollan interferómetros de Mach-Zehnder ultracompactos y moduladores electro-ópticos miniaturizados para mejorar la densidad de integración.

En resumen, la miniaturización en fotónica integrada no sigue estrictamente la Ley de Moore, pero avanza mediante innovaciones en materiales, confinamiento de luz y nuevas arquitecturas de integración, con desafíos propios relacionados con la física de la luz.