Los nuevos materiales poliméricos facilitan la realización de conexiones ópticas

Los nuevos materiales poliméricos facilitan la realización de conexiones ópticas


13 de abril de 2022

(Noticias de Nanowerk) Los investigadores han desarrollado nuevos materiales poliméricos que son ideales para hacer las interconexiones ópticas necesarias para conectar componentes fotónicos basados ​​en chips a circuitos a nivel de placa o fibras ópticas. Los polímeros se pueden utilizar para crear fácilmente interconexiones entre chips fotónicos y placas de circuitos ópticos, el equivalente basado en luz de las placas de circuitos electrónicos.

«Estos nuevos materiales y los procesos que permiten podrían dar lugar a nuevos y potentes módulos fotónicos basados ​​en la fotónica de silicio», dijo el líder del equipo de investigación, Robert Norwood, de la Universidad de Arizona. «También podrían ser útiles para la detección óptica o para hacer pantallas holográficas para aplicaciones de realidad aumentada y virtual».

La tecnología fotónica de silicio permite la integración de componentes basados ​​en la luz en un chip diminuto. Aunque se han demostrado muchos de los componentes básicos de los dispositivos fotónicos de silicio, se necesitan mejores métodos para hacer las conexiones ópticas que unen estos componentes para crear sistemas más complejos.

en el diario Express para materiales ópticos («Fabricación fotolitográfica rápida de interconexiones ópticas de alta densidad utilizando polímeros de contraste de índice de refracción»), los investigadores informan sobre nuevos materiales poliméricos que tienen un índice de refracción que se puede ajustar con luz ultravioleta (UV) y bajas pérdidas ópticas. Estos materiales permiten que una interconexión óptica monomodo se imprima directamente en un material de película seca utilizando un sistema de litografía de bajo costo y alto rendimiento que es compatible con las técnicas de fabricación CMOS utilizadas para fabricar componentes fotónicos basados ​​en chips. Proceso SmartPrint para desarrollar nuevos materiales poliméricos Los investigadores utilizan el llamado proceso SmartPrint para desarrollar nuevos materiales poliméricos. (Imagen: Robert Norwood, Universidad de Arizona)

«Esta tecnología hace que sea más práctico crear conexiones ópticas que se pueden usar para hacer que Internet, particularmente los centros de datos que lo alimentan, sea más eficiente», dijo Norwood. “En comparación con sus contrapartes electrónicas, las interconexiones ópticas pueden aumentar el rendimiento de datos mientras generan menos calor. Esto reduce el consumo de energía y los requisitos de refrigeración”.

Reemplace el cable con luz

La investigación se basa en un sistema de material de polímero de viniltiofenol conocido como S-BOC que los investigadores desarrollaron previamente. Este material tiene un índice de refracción que puede ser modificado por iluminación UV. En el nuevo trabajo, los investigadores fluoraron parcialmente el S-BOC para mejorar su producción de luz. El nuevo sistema de materiales llamado FS-BOC tiene menores pérdidas de propagación óptica que muchos otros materiales de interconexión óptica.

«Con este material, podemos usar un proceso que llamamos SmartPrint para escribir directamente conexiones ópticas entre diferentes elementos de la placa de circuito óptico, como

Para llevar a cabo el proceso SmartPrint, se aplica una película FS-BOC directamente a un componente fotónico. No se requiere alineación mecánica ya que la interconexión óptica se realiza mediante un sistema de litografía sin máscara que calcula dónde se requiere la interconexión observando los componentes y luego escribe la interconexión óptica en el polímero por exposición. No es necesario ningún otro procesamiento aparte de calentar brevemente la película de polímero a 90 °C. Dado que el enfoque de fabricación no tiene máscara, los patrones de escritura se pueden cambiar sin hacer una nueva fotomáscara.

Estableciendo una conexión

Para demostrar los nuevos materiales, los investigadores los depositaron directamente en matrices de guías de ondas de vidrio de intercambio iónico comúnmente utilizadas para dispositivos fotónicos integrados. Luego imprimieron las características de acoplamiento requeridas para que la luz salga de una guía de ondas IOX, se propague en la unión polimérica recién creada y luego ingrese a una segunda guía de ondas IOX adyacente a la guía de ondas IOX original.

Según los investigadores, las interconexiones ópticas de polímero funcionaron bien y mostraron bajas pérdidas de propagación y acoplamiento, lo que significa que se perdió muy poca luz mientras viajaba dentro de la interconexión o entre esta y los otros componentes.

Los investigadores ahora están trabajando para mejorar el contraste del índice de refracción del material y el rendimiento a altas temperaturas. «Un contraste de índice de refracción más alto haría que el material fuera más tolerante a las variaciones de fabricación, mientras que es probable que se requiera un rendimiento a alta temperatura para que la junta resista los procesos de reflujo de soldadura que ocurren a más de 200 °C», dijo Norwood.



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