Al igual que en la electrónica, los circuitos fotónicos se pueden miniaturizar en un chip, lo que da lugar al llamado circuito integrado fotónico (PIC). Aunque estos avances son más recientes que los de la electrónica, este campo está evolucionando rápidamente. Sin embargo, una de las principales cuestiones es convertir dicho PIC en un dispositivo funcional. Esto requiere empaquetamiento óptico y estrategias de acoplamiento para llevar y sacar luz del PIC.
Por ejemplo, para la comunicación óptica es necesario establecer una conexión con fibras ópticas, que luego transportan los impulsos de luz a largas distancias. Alternativamente, el PIC podría albergar un sensor óptico que requiera luz externa para su lectura.
Dado que la luz en un PIC se propaga en canales muy pequeños con dimensiones submicrométricas, llamados guías de onda, este acoplamiento óptico es muy desafiante y requiere una alineación cuidadosa entre el PIC y los componentes externos. Los componentes ópticos también son muy frágiles, por lo que el embalaje adecuado del PIC es vital para lograr un dispositivo confiable.
El equipo de investigación del Prof. Van Steenberge y el Prof. Jeroen Missinne de la Universidad de Gante e imec está desarrollando soluciones para superar los desafíos de empaquetado e integración relacionados con los PIC para sistemas de telecomunicaciones, sensores y dispositivos biomédicos de próxima generación.
Una de sus actividades se centra en utilizar lentes muy pequeñas (microlentes) para conectar más fácilmente los canales ópticos de los PIC con fibras ópticas externas u otros elementos. Han demostrado microlentes que se pueden integrar en el propio PIC durante su proceso de fabricación o microlentes externas que se añaden durante el proceso de embalaje.
Este último es el tema de un artículo reciente en el Journal of Optical Microsystems. .
Se utilizó una pequeña lente esférica con un diámetro de 300 um para realizar una conexión eficiente entre un sensor en un PIC y una fibra óptica que se puede conectar a un equipo de lectura estándar.
Además, el artículo describe los pasos de importación necesarios para transformar el PIC en una sonda sensora en miniatura funcional y completamente empaquetada (menos de 2 mm de diámetro). El tipo de sensor óptico que se desarrolló en esta demostración fue un sensor de temperatura de rejilla Bragg que podía medir hasta 180 °C.
El sensor se realizó en el marco del proyecto europeo SEER junto con Argotech (República Checa) y el Laboratorio de Investigación en Comunicaciones Fotónicas de la Universidad Técnica Nacional de Atenas (Grecia). En este proyecto, varios socios europeos se centran en integrar sensores ópticos en las rutinas de fabricación para fabricar piezas compuestas como las utilizadas en aviones, lo que en última instancia permitirá la optimización de procesos, el ahorro de energía y el ahorro de costes.
Más información: Jeroen Missinne et al, Sensor de temperatura fotónico de silicio:desde un chip fotónico integrado hasta una sonda en miniatura completamente empaquetada, Journal of Optical Microsystems (2023). DOI:10.1117/1.JOM.4.1.011005
Proporcionado por SPIE
