I likhet med elektronik kan fotoniska kretsar miniatyriseras på ett chip, vilket leder till en så kallad fotonisk integrerad krets (PIC). Även om denna utveckling är nyare än för elektronik, utvecklas detta område snabbt. En av huvudproblemen är dock att förvandla en sådan PIC till en funktionell enhet. Detta kräver optisk förpackning och kopplingsstrategier för att föra ljus in i och få ut ljus från PIC.
Till exempel för optisk kommunikation behöver en anslutning göras med optiska fibrer, som sedan transporterar ljuspulserna över långa avstånd. Alternativt kan PIC:n inrymma en optisk sensor som kräver externt ljus för sin avläsning.
Eftersom ljus på en PIC fortplantar sig i mycket små kanaler med submikrometerdimensioner, kallade vågledare, är denna optiska koppling mycket utmanande och kräver noggrann inriktning mellan PIC och externa komponenter. De optiska komponenterna är också mycket ömtåliga så korrekt förpackning av PIC är avgörande för att resultera i en pålitlig enhet.
Forskargruppen av prof. Van Steenberge och prof. Jeroen Missinne vid Gents universitet och imec utvecklar lösningar för att övervinna utmaningarna med paketering och integration relaterade till PIC:er för nästa generations telekommunikationssystem, sensorer och biomedicinska enheter.
En av deras aktiviteter är inriktad på att använda mycket små linser (mikrolenser) för att lättare koppla ihop de optiska kanalerna på PIC:er med externa optiska fibrer eller andra element. De har demonstrerat mikrolinser som kan integreras i själva PIC under dess tillverkningsprocess eller externa mikrolinser som läggs till under förpackningsprocessen.
Det sistnämnda är ämnet för en ny artikel i Journal of Optical Microsystems .
En liten kullins med en diameter på 300 um användes för att göra en effektiv anslutning mellan en sensor på en PIC och en optisk fiber som kan anslutas till standardavläsningsutrustning.
Dessutom beskriver uppsatsen importstegen som behövdes för att omvandla PIC till en funktionell och fullt förpackad miniatyrsensorsond (mindre än 2 mm i diameter). Den typ av optisk sensor som utvecklades i denna demonstration var en Bragg-gittertemperatursensor som kunde mäta upp till 180°C.
Sensorn realiserades inom ramen för det europeiska SEER-projektet tillsammans med Argotech (Tjeckien) och Photonics Communications Research Laboratory vid National Technical University of Athens (Grekland). I detta projekt fokuserar flera europeiska partners på att integrera optiska sensorer i tillverkningsrutinerna för att tillverka kompositdelar som de som används i flygplan, vilket i slutändan kommer att möjliggöra processoptimering, energibesparingar och kostnadsbesparingar.
Mer information: Jeroen Missinne et al, Silicon photonic temperatursensor:från fotoniskt integrerat chip till fullpackad miniatyrsond, Journal of Optical Microsystems (2023). DOI:10.1117/1.JOM.4.1.011005
Tillhandahålls av SPIE
