A kutatók az apró fotonikus chipeket funkcionális hőmérséklet-érzékelőkké alakítják

Az elektronikához hasonlóan a fotonikus áramkörök is miniatürizálhatók chipekre, ami fotonikus integrált áramköröket (PIC) eredményez. Bár ezek a fejlesztések későbbiek, mint az elektronikai fejlesztések, a terület az elmúlt években gyors fejlődésnek tanúja.
A nagy kihívás azonban az, hogyan alakítsunk át egy ilyen PIC-et működőképes eszközzé – ehhez optikai csomagolásra és csatolási stratégiákra van szükség ahhoz, hogy fényt vigyünk a PIC-be, és fényt távolítsunk el a PIC-ből.
Például az optikai kommunikációhoz optikai szálakra van szükség a kapcsolatok létrehozásához, majd a fényimpulzusok nagy távolságra történő továbbításához. Alternatív megoldásként a PIC tartalmazhat egy optikai érzékelőt, amelynek olvasásához külső fényre van szükség.
Mivel a PIC fénye nagyon kis, szubmikron méretű csatornákon (úgynevezett "hullámvezetőkben") terjed, ez az optikai csatolás nagy kihívást jelent, és gondos összehangolást igényel a PIC és a külső alkatrészek között. Az optika is nagyon sérülékeny, ezért a PIC megfelelő csomagolása kritikus fontosságú a megbízható eszköz előállításához.
Prof. Van Steenberge és Prof. Jeroen Missinne, a Genti Egyetem és az imec kutatócsoportjai megoldásokat fejlesztenek ki a következő generációs távközlési rendszerek, érzékelők és orvosbiológiai eszközök PIC-eivel kapcsolatos csomagolási és integrációs kihívások leküzdésére.
Egyik erőfeszítésük az, hogy nagyon kicsi mikrolencséket használnak a PIC-ken lévő optikai csatornák egyszerűbb csatlakoztatására külső optikai szálakhoz vagy más alkatrészekhez. Végül sikerült demonstrálniuk a gyártás során magába a PIC-be integrálható mikrolencséket vagy a csomagolás során hozzáadható külső mikrolencséket.
Ez utóbbi volt a témája a Journal of Optical Microsystems folyóiratban nemrég megjelent cikknek.
A vizsgálat során egy 300 mikron átmérőjű kis golyós lencsét használtak a PIC-en lévő érzékelők és egy szabványos kiolvasó eszközhöz csatlakoztatható optikai szál közötti hatékony kapcsolat létrehozására.
Ezenkívül a cikk leírja azokat az importálási lépéseket, amelyek ahhoz szükségesek, hogy a PIC működőképes és teljesen tokozott miniatűr érzékelőszondává alakuljon át (2 mm-nél kisebb átmérőjű). Az ebben a bemutatóban kifejlesztett optikai érzékelő egy Bragg rácsos hőmérsékletérzékelő, amely akár 180 fokot is képes mérni.
A szenzor az Argotech (Cseh Köztársaság) és az Athéni Nemzeti Műszaki Egyetem Fotonikai Kommunikációs Kutatólaboratóriuma (Görögország) európai SEER projektje keretében valósult meg.
Ebben a projektben több európai partner az optikai érzékelők gyártási folyamatokba történő integrálására összpontosít kompozit alkatrészek, például repülőgépek gyártásához, ami végső soron folyamatoptimalizálást, energia- és költségmegtakarítást eredményez.