Híbridos de silicio para obtener mejores prestaciones ópticas y electrónicas
Las redes fotónicas (basadas en la transmisión de luz) se utilizan con profusión en las telecomunicaciones, la electrónica y otras tecnologías emergentes. Una prioridad básica en estos ámbitos consiste en ofrecer más funciones en dispositivos cada vez más pequeños. Esto implica que los componentes ópticos deben adquirir mayor complejidad y densidad al mismo tiempo. La reducción de los costes de producción es otro aspecto primordial en estos mercados de gran competencia. Un grupo de científicos europeos colaboró en el proyecto Mephisto («Fusión de fotónica y electrónica mediante tecnologías basadas en el silicio») para cumplir todos los requisitos mencionados. Hasta 2008 y durante los cuatro años que duró el proyecto desarrollaron nuevos conceptos de plataforma de integración híbrida de silicio sobre aislante (SOI) capaces de realizar funciones ópticas, optoelectrónicas y electrónicas. La SOI es adecuada para este tipo de aplicaciones pues puede emplearse con guías de onda ópticas y dispositivos relacionados de muy distintas dimensiones y además es útil en moduladores electro-ópticos de alta velocidad. Otra ventaja reside en su compatibilidad con tecnologías de metal-óxido-semiconductor complementario (CMOS), muy utilizadas en circuitos integrados. El trabajo se basó en el progreso rápido realizado durante los últimos años en semiconductores compuestos para aplicaciones de telecomunicaciones. A diferencia de algunos métodos «monolíticos» tradicionales en los que se emplea un material común para distintos dispositivos a integrar, estos materiales permiten funciones ópticas activas y pasivas para componentes y dispositivos electrónicos. Gracias a la integración híbrida se pueden colocar distintos dispositivos de microchip a una placa de guía de onda óptica mediante técnicas de micro y nanoensamblaje y combinando distintas tecnologías de materiales con el fin de mejorar su rendimiento y versatilidad. El equipo del proyecto creó y probó una estructura de láser de retroalimentación distribuida (DFB) mediante esta tecnología de materiales que ofreció costes más bajos de los dispositivos y opciones de montaje más sencillas. Su diseño ofrece varias ventajas con respecto a métodos convencionales como un haz de baja divergencia, elevada eficiencia de pendiente, monomodo de alto rendimiento (high single mode yield), alta estabilidad y mayor sensibilidad a la retroalimentación. Al sistema láser se le han concedido patentes europea y alemana y se utiliza en varios proyectos de investigación y desarrollo. El coordinador del proyecto, el Instituto Heinrich Hertz (HHI) de Múnich (Alemania), utiliza el dispositivo de Mephisto como su fuente de láser preferente para la tecnología de integración híbrida de polímeros basada en PLC. Freescale, uno de los socios del proyecto, desarrollaró circuitos controladores por láser de 10Gb/s basados en tecnologías de circuito integrado BICMOS de baja impedancia y aleación de silicio y germanio (SiGe). Esta innovación tiene posibilidades de comercialización. El proyecto ha mejorado la rentabilidad de los productos SOI y ha demostrado su viabilidad, permitiendo su uso por parte de clientes nuevos y en aplicaciones nuevas.