Home » Dossier » Interesting Engineering » Honderd keer sterker UV-licht op een fotonische chip: Nederlandse doorbraak
Door: Redactie - 1 mei 2026 |
Onderzoekers van de Universiteit Twente en Harvard University slaagden erin om voor het eerst milliwatt-niveau UV-licht op een fotonische chip te genereren. Daarmee is de hoeveelheid licht zo’n honderd keer groter dan in eerder onderzoek. Deze doorbraak op het gebied van UV-licht op een fotonische chip opent deuren naar compactere quantumtechnologie, optische klokken en geavanceerde meetapparatuur die tot nu toe groot en duur zijn.
Geïntegreerde lichtbronnen vormen de ruggengraat van moderne technologie. Glasvezelnetwerken sturen data via infraroodlicht, maar voor quantumcomputers, sensing en optische klokken heb je juist zichtbaar of ultraviolet licht nodig. Tot nu toe produceerden chips bij kortere golflengtes te weinig licht voor praktische toepassingen. Kees Franken, een van de onderzoekers, omschrijft het kernprobleem helder: “Elke toepassing vraagt om zijn eigen kleur licht. En juist bij korte golflengtes, zoals UV, was de kwaliteit van geïntegreerde lichtbronnen vaak niet goed genoeg.” Die situatie verandert nu met de nieuwste resultaten, die het team publiceerde in samenwerking met Harvard.
De sleutel ligt in een slim conversieproces. De onderzoekers beginnen met rood licht, dat al enkele jaren relatief eenvoudig op een chip te produceren valt, en zetten dit om naar ultraviolet licht. Daarbij combineren ze twee rode fotonen tot één UV-foton. Dit principe bestaat al langer, maar op chips leverde het tot nu toe verwaarloosbaar weinig licht op. Nu slaagt het team er voor het eerst in om enkele milliwatts UV-licht te produceren op een chip. Dat is een honderd keer hogere output dan eerder onderzoek bereikte. Voor de industrie en wetenschappelijke toepassingen maakt dat een wezenlijk verschil: licht op dit vermogensniveau is daadwerkelijk bruikbaar.
De keuze voor het juiste materiaal speelde een doorslaggevende rol. Het team werkte met thin-film lithium niobaat, een materiaal dat de groep aan Harvard University de afgelopen jaren pionierde en dat bijzondere optische eigenschappen combineert met uitstekende maakbaarheid op chipschaal. Lithium niobaat trekt momenteel veel aandacht in de fotonische industrie vanwege zijn brede toepasbaarheid.
Op dit materiaal fabriceerden de onderzoekers een golfgeleider: een minuscuul spoor op de chip dat licht geleidt en vasthoudt. De golfgeleider meet bijna twee centimeter in lengte en manipuleerden ze op de nanometerschaal over de gehele lengte. Voorafgaand aan die manipulatie maten ze de exacte vorm van de golfgeleider tot op enkele tientallen atoomdoorsneden nauwkeurig. Dat vereiste meetprecisie op een niveau dat weinig onderzoeksgroepen behalen.
Langs de zijkant van de golfgeleider plaatste het team speciale elektrodes. Daarmee draaien ze de kristalstructuur van het lithium niobaat periodiek van richting, tot wel duizend keer per duizendste millimeter. Door afwisselend spanning aan te brengen en weer weg te nemen, ontstaat een patroon dat het omzettingsproces van rood licht naar UV-licht op een fotonische chip mogelijk maakt. Elke golfgeleider bevat zo’n tienduizend elektrodes, en elke elektrode heeft een unieke instelling die de onderzoekers afstemmen op wat er op die exacte plek op de chip aanwezig is.
Franken legt uit waarom de positie van de elektrodes zo’n groot verschil maakt: “Bij ons liggen de elektrodes erop. Dat vereiste een fabricageproces met een precisie van vijftig nanometer over de gehele chip van enkele centimeters lang. Maar daardoor geeft het veel meer controle en werkt de omzetting van rood licht naar UV-licht veel efficiënter.” In eerdere onderzoeken lagen de elektrodes verder van de golfgeleider af, wat de efficiëntie beperkte.
De praktische relevantie van deze doorbraak valt moeilijk te onderschatten. Quantumcomputers werken op dit moment met grote, kostbare lichtbronnen die lastig op te schalen zijn. Compacte UV-lichtbronnen op een fotonische chip kunnen die situatie fundamenteel veranderen. “Als je zulke systemen wilt opschalen, moet je richting lichtbronnen op een chip,” aldus Franken.
Datzelfde geldt voor optische atoomklokken, instrumenten die zo nauwkeurig zijn dat ze zelfs kleine verschillen in zwaartekracht kunnen meten. Integratie van geïntegreerde UV-lichtbronnen op chipniveau maakt deze klokken compacter en betaalbaarder, wat toepassingen in satellieten realistisch maakt. Ook voor chemische sensing en medische diagnostiek biedt ultraviolet licht op chipniveau perspectieven die de industrie al jaren nastreeft maar nog niet kon realiseren. Met deze nieuwe methode zet de samenwerking tussen Universiteit Twente en Harvard een concrete stap richting dat doel.
Dit artikel delen op je eigen website? Geen probleem, dat mag. Meer informatie.
IndustrieVandaag is een onafhankelijk platform met het laatste nieuws van vandaag over de procesindustrie, industrial processing, productie industrie, maakindustrie en elektronica industrie.
Neem contact met ons op:
Tel +31 (0)23 737 07 63
Email via contactpagina
