Los investigadores desarrollaron un método para hacer circuitos fotónicos de silicio configurables. Lo usaron para fabricar un circuito de conmutación fotónico programable 1 X 4 que produce una salida en uno de los cuatro puertos (P1-P4) (a) y un circuito de conmutación fotónica 2 X 2 con dos puertos de salida (P1, P2) (b). Crédito:Xia Chen, Universidad de Southampton
Los investigadores han desarrollado una nueva forma de construir unidades de conmutación integradas programables y de bajo consumo en un chip fotónico de silicio. La nueva tecnología está preparada para reducir los costos de producción al permitir que un circuito óptico genérico se fabrique a granel y luego se programe para aplicaciones específicas, como sistemas de comunicaciones, Circuitos LIDAR o aplicaciones informáticas.
"La fotónica de silicio es capaz de integrar dispositivos ópticos y circuitos microelectrónicos avanzados, todo en un solo chip, ", dijo el miembro del equipo de investigación Xia Chen de la Universidad de Southampton." Esperamos que los circuitos de fotónica de silicio configurables amplíen en gran medida el alcance de las aplicaciones para la fotónica de silicio y al mismo tiempo reduzcan los costos, haciendo que esta tecnología sea más útil para las aplicaciones de los consumidores ".
En la revista The Optical Society (OSA) Óptica Express , Los investigadores dirigidos por Graham Reed demuestran el nuevo enfoque en las unidades de conmutación que se pueden usar como bloques de construcción para crear chips más grandes, circuitos fotónicos programables.
"La tecnología que desarrollamos tendrá una amplia gama de aplicaciones, ", dijo Chen." Por ejemplo, podría utilizarse para fabricar dispositivos de detección integrados para detectar sustancias bioquímicas y médicas, así como transceptores ópticos para conexiones utilizadas en sistemas informáticos de alto rendimiento y centros de datos ".
Componentes borrables
El nuevo trabajo se basa en investigaciones anteriores en las que los investigadores desarrollaron una versión borrable de un componente óptico conocido como acoplador de rejilla mediante la implantación de iones de germanio en silicio. Estos iones inducen daños que cambian el índice de refracción del silicio en esa área. El calentamiento del área local mediante un proceso de recocido láser se puede utilizar para invertir el índice de refracción y borrar el acoplador de rejilla.
Los investigadores han desarrollado una sonda a escala de oblea que se está probando en la Universidad de Southampton (izquierda). El prober puede realizar pruebas de dispositivos eléctricos y ópticos de forma autónoma y precisa junto con el recocido láser a una velocidad promedio de menos de 30 segundos por dispositivo. Las imágenes de la derecha muestran una mirada más cercana a la etapa de posicionamiento impulsada por software para mediciones autónomas (arriba a la derecha) y las fibras de entrada / salida ubicadas en la parte superior de la oblea de 8 pulgadas (abajo a la derecha). Crédito:Xia Chen, Universidad de Southampton
En el Óptica Express papel, los investigadores describen cómo aplicaron la misma técnica de implantación de iones de germanio para crear guías de onda borrables y acopladores direccionales, componentes que se pueden utilizar para hacer circuitos e interruptores reconfigurables. Esta es la primera vez que se crean guías de ondas borrables submicrónicas en silicio.
"Normalmente pensamos en la implantación de iones como algo que inducirá grandes pérdidas ópticas en un circuito integrado fotónico, "dijo Chen." Sin embargo, descubrimos que una estructura cuidadosamente diseñada y el uso de la receta de implantación de iones correcta pueden crear una guía de ondas que transmita señales ópticas con una pérdida óptica razonable ".
Construcción de circuitos programables
Demostraron el nuevo enfoque diseñando y fabricando guías de ondas, acopladores direccionales y circuitos de conmutación de 1 X 4 y 2 X 2, utilizando la fundición de fabricación Cornerstone de la Universidad de Southampton. Los dispositivos fotónicos de diferentes chips probados antes y después de la programación con recocido láser mostraron un rendimiento constante.
Debido a que la técnica implica cambiar físicamente el enrutamiento de la guía de ondas fotónica mediante una operación única, no se necesita energía adicional para retener la configuración cuando se programa. Los investigadores también han descubierto que el recocido eléctrico, usando un calentador local integrado, así como el recocido láser se puede utilizar para programar los circuitos.
Los investigadores están trabajando con una empresa llamada ficonTEC para hacer que esta tecnología sea práctica fuera del laboratorio mediante el desarrollo de una forma de aplicar el proceso de recocido láser y / o eléctrico a escala de obleas. utilizando una sonda de obleas convencional (máquina de prueba de obleas), de modo que se puedan programar automáticamente cientos o miles de chips. Actualmente están trabajando en la integración de los procesos de recocido eléctrico y láser en una sonda a escala de oblea, un instrumento que se encuentra en la mayoría de las fundiciones electrónicas-fotónicas, que se está probando en la Universidad de Southampton.
