Competencia de mercado internacional de prisma óptico

November 04, 2023

Los investigadores han desarrollado un método muy preciso para ensamblar estrechamente múltiples dispositivos ópticos de nivel micrómetro en un solo chip.

Este nuevo método puede algún día habilitar la producción en masa de sistemas ópticos basados en chips, lo que hace posible para dispositivos de comunicación óptica más compactos y dispositivos de imagen avanzados.

Dimitars Jevtics de la Universidad Strathclyde en el Reino Unido dijo: "El desarrollo de la tecnología electrónica basada en transistores de silicio ha hecho que el sistema en Chip sea más potente y flexible". "Sin embargo, el sistema óptico en un chip necesita integrar diferentes materiales en un chip, por lo que no hemos visto el mismo desarrollo de escala que la electrónica de silicio".

En la revista "Optical Materials Express" del Grupo Optica, Jevtics y sus colegas describieron su nuevo proceso de impresión de transferencia y demostraron su capacidad para colocar dispositivos hechos de múltiples materiales en un solo chip. Todos estos dispositivos se integran en una huella similar en tamaño al dispositivo en sí.

A diferencia de otros métodos que generalmente se limitan a un solo material, este nuevo método proporciona una caja de herramientas de material desde la cual los futuros diseñadores de sistemas pueden seleccionar y hacer referencia.

optical lens

Por ejemplo, en la comunicación óptica de chips requerirá el ensamblaje de fuentes de luz, canales y detectores en componentes que pueden integrarse con chips de silicio. Nuestro proceso de impresión de transferencia puede ampliar integrando miles de dispositivos hechos de diferentes materiales en una sola oblea. Esto permitirá que los dispositivos ópticos a escala de micrómetro se integren en futuros chips de computadora de comunicación de alta densidad o plataformas de laboratorio de biosensiones de chips

Uno de los mayores desafíos de ensamblar múltiples dispositivos en un chip es tratar de armarlos muy bien sin interferir con dispositivos que ya están en el chip. Para lograr este objetivo, los investigadores han desarrollado un método basado en la adhesión reversible, en el que el dispositivo se elimina de la matriz de crecimiento y se libera en una nueva superficie.

Los investigadores también han creado un sistema de nanolaser de longitud de onda múltiple colocando nanocables semiconductores en dióxido de silicio. Este nuevo método de impresión de transferencia puede algún día producir sistemas ópticos basados en chips hechos de múltiples materiales en grandes cantidades.

Este nuevo método utiliza un sello de polímero suave instalado en la consola de movimiento del robot para eliminar el dispositivo óptico del sustrato en el que se fabricó. Coloque el sustrato colocado debajo del dispositivo de suspensión y alinee con precisión con un microscopio. Una vez alineado correctamente, las dos superficies entrarán en contacto, liberando el dispositivo del marcador de polímero y depositándolo en la superficie del objetivo. El avance de la tecnología de robots de micro ensamblaje preciso, la tecnología de nanomanufacturing y la tecnología de procesamiento de micro imágenes han hecho posible este método.

Jevtics dijo: "Al diseñar cuidadosamente la forma geométrica del sello para que coincida con el dispositivo y controlar la viscosidad del material del polímero, podemos diseñar el dispositivo para determinar si se elevará o liberará". "Después de la optimización, el proceso no causará ningún daño y se puede ampliar a través de operaciones automatizadas, compatibles con la fabricación de la escala de obleas

Para demostrar esta nueva tecnología, los investigadores integraron resonadores ópticos de arsenuro de aluminio de aluminio, diamantes y nitruro de galio en un solo chip. Estos resonadores ópticos exhiben un buen rendimiento de transmisión óptica, lo que indica un buen trabajo de integración.

También utilizaron métodos de impresión para fabricar láseres de nanocables semiconductores, colocando los nanocables de manera espacialmente densa en la superficie del cuerpo principal. La separación entre los nanocables medidos por microscopía electrónica de barrido muestra una precisión espacial dentro del rango de 100 nanómetros. Al colocar nanocables semiconductores en dióxido de silicio, pueden crear un sistema de nanolaser de longitud de onda múltiple.

Como tecnología de fabricación, este método de impresión no se limita a los dispositivos ópticos ", dijo Jevtics. Esperamos que los expertos electrónicos también puedan ver la posibilidad de su aplicación en futuros sistemas

Como el siguiente paso, los investigadores se esfuerzan por replicar estos resultados con más dispositivos para demostrar su efectividad a mayor escala. También esperan combinar su método de impresión de transferencia con su tecnología de alineación automática previamente desarrollada, para medir, seleccionar y transferir rápidamente cientos de dispositivos de aislamiento para fines de imágenes.