Los circuitos integrados fotónicos (PIC) son dispositivos compactos que combinan múltiples componentes ópticos en un solo chip. Tienen una amplia gama de aplicaciones en comunicaciones, telemetría, detección, informática, espectroscopia y tecnología cuántica. Los PIC ahora se fabrican utilizando tecnologías maduras de fabricación de semiconductores. Ha reducido costos y mejorado el rendimiento. Esto convierte a los PIC en una tecnología prometedora para una variedad de aplicaciones.
El embalaje fotónico es mucho más desafiante que el embalaje electrónico. Los PIC requieren una precisión de alineación mucho mayor, generalmente a nivel de micrones o incluso submicrones. Esto se debe a que los modos ópticos de los PIC deben coincidir con precisión.
La estrecha tolerancia de alineación de los PIC los hace incompatibles con las principales técnicas e infraestructuras de empaquetado electrónico. Además, la creciente demanda de integración heterogénea o híbrida de múltiples plataformas de materiales (como el silicio III-V y la niobita de litio) es otro desafío para el empaquetado fotónico. Se necesitan nuevas tecnologías de empaquetado y arquitecturas de dispositivos para abordar estos desafíos.
En un nuevo artículo publicado en Light:Advanced Manufacturing , un equipo de científicos dirigido por el Dr. Shaoliang Yu y Qingyang Du ha desarrollado nuevas tecnologías de envasado.
La litografía de dos fotones (TPL) es una tecnología basada en láser que se puede utilizar para crear estructuras 3D con muy alta resolución. Recientemente ha surgido como un enfoque prometedor para el empaquetado fotónico, que es el proceso de ensamblar y conectar componentes fotónicos en un solo sistema.
TPL ofrece varias ventajas únicas para el empaquetado fotónico. TPL se puede utilizar para crear varias estructuras fotónicas 3D, como formadores de haces y transformadores de modo. Esto es importante para lograr una alta eficiencia de acoplamiento y amplios anchos de banda al conectar diferentes componentes ópticos en un sistema.
También puede formar conexiones ópticas entre componentes fotónicos después del ensamblaje. Esto se debe a que la forma de las conexiones se puede personalizar según el desplazamiento relativo entre los componentes. Esto relaja la tolerancia de alineación durante el ensamblaje PIC y permite el uso de técnicas de ensamblaje electrónico estándar.
TPL puede crear enlaces 2,5-D o 3D de baja pérdida y alta densidad de canales para adaptarse a las diferencias de altura entre los puertos ópticos dentro de un paquete. Esto es particularmente importante para la integración híbrida, en la que los módulos se diseñan en diferentes sustratos con diferentes espesores.
TPL se puede utilizar para formar estructuras micro y nanomecánicas para guiar la colocación precisa de componentes en un proceso de alineación pasiva o conectores ópticos enchufables.
Además de estas ventajas, las resinas TPL suelen ser de banda ancha y de baja atenuación óptica, lo que las hace adecuadas para construir enlaces ópticos de baja pérdida entre plataformas de materiales diferentes.
En general, TPL es una tecnología versátil y potente para el empaquetado fotónico. Ofrece varias ventajas únicas que pueden ayudar a abordar los desafíos del empaquetado de PIC, como la estrecha tolerancia de alineación y la necesidad de una integración heterogénea o híbrida. A medida que la industria de la fotónica adopta cada vez más TPL, se están realizando más esfuerzos de investigación y desarrollo para impulsar el rendimiento de fabricación de TPL, ampliar el repertorio de materiales y desarrollar nuevas herramientas de diseño y caracterización.
Más información: Shaoliang Yu et al, Litografía de dos fotones para envases fotónicos integrados, Luz:fabricación avanzada (2023). DOI:10.37188/lam.2023.032
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
