Piifotoniikka

A closeup photo of an electronic circuit board.

Piifotoniikka on fotoniikan tai optiikan alueen lähitulevaisuuden vastine mikroelektroniikalle. Integroidut optiset piirit ja sirut voivat mullistaa useita eri sovellusaloja, kuten optisen tiedonsiirron, kvanttilaskennan, lääketieteellisen kuvantamisen, kaasunmittauksen ja autonomisten ajoneuvojen kehittämisen.

Lyhyesti

Piivalokanavien 3 mikrometrin paksuus mahdollistaa yksimuotoisen toiminnan, pienet häviöt ja pienen sirukoon.

Toimii erittäin laajalla aallonpituusalueella, 1,2 mikrometristä yli 4 mikrometriin.

Polarisaatiosta riippumattomat komponentit ja piirit.

Integroitujen piirien käyttöönotto 1960-luvulla oli vallankumouksellinen muutos silloisessa modernissa elektroniikassa, koska integroituitujen piirien avulla voitiin korvata erilliset transistorit ja elektroniputket. Piifotoniikkaan perustuvat integroidut optiset piirit (PIC-piirit) tulevat vastaavasti korvaamaan nykyiset kookkaat ja kalliit fotoniset moduulit, joissa on erillisiä komponentteja, kuten lasereita, aallonpituussuotimia ja valonilmaisimia. PIC-piireissä tällaiset erilliset komponentit voidaan sovittaa yhdelle sirulle. 

Yksi piisiru voi lähettää ja vastaanottaa useita terabittejä tietoa sekunnissa.

Näitä PIC-piirejä voidaan käyttää useissa eri sovelluksissa, kuten älykkäissä monikaasuantureissa, LiDAR-laitteissa, lääketieteellisissä kuvantamislaitteissa, datakeskusten energiatehokkaissa optisissa linkeissä ja kvanttitietokoneissä. Ehkä jonain päivänä myös arkisissa jääkaapeissa olevat integroidut piirit on korvattu pienellä PIC-piirillä.

Ainutlaatuista piifotoniikkaa mikrometrikokoluokan valokanavilla

Me VTT:llä voimme toteuttaa optiset valokanavat 3 µm paksuun kerrokseen välioksidoidussa piikiekossa (SOI-kiekko, silicon-on-insulator). Valo pysyy erittäin hyvin näissä mikrometrikokoluokan piivalokanavissa, minkä ansiosta ratkaisu on ominaisuuksiltaan ainutlaatuinen: pienihäviöisyys (n. 0,1 dB/cm), alhainen polarisaatioriippuvuus, tiheä integrointi ja varsin vapaat valmistustoleranssit. Harjanne- ja suorakaidevalokanavien yhdistelmällä on voitu saavuttaa yksimuotoinen toiminta erittäin laajalla aallonpituusalueella (1,2–3 µm suuruusluokkaa), samalla kun kaarrossäde on saatu puristettua muutamaan mikrometriin. Uusimmista saavutuksistamme mainittakoon 40 GHz:n valonilmaisimet ja 1xN:n aallonpituuden multiplekserit, joissa häviö on <1 dB. Tulevaisuuden tavoitteisiin kuuluvat >100 GHz:n modulaattorit ja sirulle toteutetut optiset kiertoelimet.

Tutkimuksesta ja prototyyppien kehittämisestä volyymituotantoon

VTT käyttää Micronovan puhdastilaa tuottaessaan PIC-piirejä kaupallisista SOI-kiekoista (halkaisija 150 mm / 6"). Voimme tarjota eri puolilla maailmaa oleville asiakkaillemme edullisen vaihtoehdon moniprojektipiikiekkoeriemme kautta sekä myös täysin omia valmistuseriä ja strategisia tuotekehityksen kumppanuussuhteita. Piifotoniikkatuotteitaan kaupallistavilla asiakkailla on mahdollisuus hankkia sopimusvalmistuspalveluja VTT Memsfabilta, joka toimii samassa laitoksessa. 

Voimme hoitaa suunnittelun puolestasi, tai voit käyttää kaupallisten suunnittelutyökalujen tukemia PDK-suunnittelupakettejamme. VTT tarjoaa myös valmiiden piifotoniikkasirujen pakkaus- ja testauspalveluja. Käytössä on myös laaja tutkimus- ja kehityskumppaneidemme verkosto, jonka toimijoita eri puolilla maailmaa voit hyödyntää alihankintaan, III-V optoelektroniikan hybridi-integrointiin tai esimerkiksi rahoitusmahdollisuuksien selvittämiseen.

Jaa