Ingenjörer vid University of California San Diego, i samarbete med Tyndall National Institute i Cork, Irland, utvecklar en pedagogisk verktygslåda för att föra in integrerad fotonik i läroplanen för teknik och naturvetenskap.

Verktygslådan är utformad för att lära studenter praktiska färdigheter i integrerad fotonik, inklusive hur man karakteriserar och testar fotonik integrerade kretsar – färdigheter som idag vanligtvis förvärvas vid doktorsexamen. nivå. Teamet föreställer sig att undervisning i dessa färdigheter tidigare kommer att göra det möjligt för fler akademiker att komma in i den integrerade fotonikindustrins arbetsstyrka och möta den växande efterfrågan på fotoniktekniker och ingenjörer.

Projektet skapades av Abdelkrim El Amili, en forskare vid institutionen för elektro- och datateknik vid UC San Diego. Hans team inkluderar Shaya Fainman, en professor i el- och datorteknik vid UC San Diego Jacobs School of Engineering, och Jordan Davis, en Ph.D. student i Fainmans labb. UC San Diego-teamet samarbetar med forskare under ledning av professor Peter O'Brien vid Tyndalls European Packaging Pilot Line PIXAPP.

Teamet presenterar en prototyp av verktygslådan vid 2019 års optiska fiberkommunikationskonferens och utställning (OFC), 3 till 7 mars i San Diego.

"Denna verktygslåda kommer att överbrygga gapet mellan den växande efterfrågan på kiselfotonikens arbetsmarknad och utbudet av tekniker och ingenjörer som har praktiska färdigheter inom området, sa El Amili.

"När marknaden växer, det kommer inte att finnas tillräckligt många akademiker för att fylla alla dessa möjligheter eftersom endast Ph.D. akademiker har hittills praktiska färdigheter i integrerad fotonik. Men att lära sig integrerad kretsdesign, apparattillverkning, förpackning och testning bör inte begränsas till Ph.D. studenter. Vår förhoppning är att genom att tillhandahålla praktisk integrerad fotonikutbildning till studenter på grundutbildning och masternivå, denna verktygslåda kommer att utrusta dem med kunskap och färdigheter för att fylla nya jobbmöjligheter, " han sa.

Verktygslådan, kallat Integrated Photonics Education Kit (IPEK), är en förpackad kiselfotonisk plattform. Instruktörer kan använda den som en del av en ingenjörslaboratoriekurs för att lära eleverna grundläggande byggstenar i fotoniks integrerade kretsar. Genom att experimentera och mixtra med plug and play-satsen, studenter kan få erfarenhet av design, sammansättning och testning av fotonik integrerade kretsar.

Den nuvarande prototypen innehåller 6 fotoniska komponenter såsom en vågledare, mikroring resonator, korta och långa Bragg-speglar, filter, och en Mach-Zehnder interferometer. Dessa är grundläggande byggstenar inom utbildning, forskning, och industriella miljöer. Enheterna kan styras med hjälp av värmare. Dessutom, många av dessa enheter är elektriskt inställbara för att demonstrera olika driftsätt för användaren. De kan också kombineras externt med fiber för mer komplex fotonisk funktionalitet.

IPEK erbjuder många av funktionerna hos konventionella fotonikplattformar för en bråkdel av kostnaden. Det kostar runt $1, 500 att bygga medan utrustningen för en konventionell installation kostar cirka $10, 000 till $12, 000. Och medan konventionella plattformar är skrymmande och kräver ett separat labbutrymme, IPEK är portabel. Den nuvarande prototypen passar i en användares hand.

IPEK är också robust och lätt att använda, sa El Amili. Med plug and play-paketverktyget, användare behöver inte längre lägga tid på att anpassa och stabilisera den optiska fibern som de skulle göra med en konventionell plattform. "Vi vinner tid på att utföra experimentet, " han sa.

"Tyndall Institute genom stöd från PIXAPP Pilot Line är glada över att samarbeta med UC San Diego om detta unika utbildningsprogram, ", sa O'Brien. "Tyndall och PIXAPP inser behovet av en kunnig arbetskraft inom integrerad fotonik på alla kompetensnivåer. IPEK-verktygslådan är ett utmärkt initiativ tillägnad utbildning av nästa generation av ingenjörer och tekniker."

Teamet arbetar med att förfina prototypen. El Amili, Davis och Fainman förbereder en laboratorieläroplan vid UC San Diego Jacobs School of Engineering för att implementera verktygslådan.