Los investigadores convierten un pequeño chip fotónico en un sensor de temperatura funcional

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, uno de los principales problemas es transformar dicho PIC en un dispositivo funcional. Esto requiere estrategias de empaquetado y acoplamiento óptico para hacer que la luz entre y salga del PIC.

Por ejemplo, para la comunicación óptica es necesario establecer una conexión con fibras ópticas, que luego transportan los pulsos de luz a largas distancias. Alternativamente, el PIC podría albergar un sensor óptico que requiera luz externa para leer.

Debido a que la luz en un PIC se propaga en canales muy pequeños con dimensiones submicrónicas, 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.

Equipo de investigación del Prof. Van Steenberge y el Prof. Jeroen Missinne de la Universidad de Gante e imec están 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 el uso de lentes muy pequeñas (microlentes) para conectar más fácilmente los canales ópticos de los PIC con fibras ópticas externas u otros elementos. Demostraron microlentes que se pueden integrar en el propio PIC durante su proceso de fabricación o microlentes externas que se agregan durante el proceso de embalaje.

Este último es el tema un artículo reciente en Revista de microsistemas ópticos.

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 de sensor en miniatura funcional y completamente empaquetada (menos de 2 mm de diámetro). El tipo de sensor óptico desarrollado en esta demostración fue un sensor de temperatura de rejilla de Bragg que puede medir hasta 180°C.

El sensor se realizó dentro del ámbito de la normativa europea. ADIVINO Proyecto en colaboración 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 están invirtiendo en la integración de sensores ópticos en rutinas de fabricación para la fabricación de piezas compuestas como las utilizadas en aviones, lo que en definitiva permitirá optimizar procesos, ahorrar energía y reducir costes.