Des hybrides en silicium pour une meilleure optique et une meilleure électronique
Les réseaux photoniques (qui sont basés sur le passage de la lumière) sont largement utilisés dans les télécommunications, l'électronique et pour de nombreuses technologies émergentes. Une priorité clé dans ces domaines est la demande croissante en fonctionnalités sur des appareils toujours plus petits. Cela signifie que les composants optiques doivent pouvoir associer toujours plus de complexité dans un espace compact. La baisse des coûts de production est un autre facteur essentiel sur ces marchés très concurrentiels. Un groupe de chercheurs européens a travaillé sur le projet Mephisto (Merger of electronics and photonics using silicon based technologies), sur la fusion de l'électronique et de la photonique à l'aide de technologies à base de silicium, afin d'aider à atteindre ces objectifs. Au cours du projet sur quatre ans qui s'est terminé en 2008, ils ont développé de nouveaux concepts de plate-forme d'intégration hybride de silicium sur isolant (SOI) pouvant assurer des fonctions optiques, optoélectroniques et électroniques. La technologie silicium sur isolant (SOI) est adaptée pour ces types d'applications car elle permet de mettre en œuvre le guidage d'ondes par optique et des dispositifs associés de dimensions variables et elle est adaptée pour une utilisation avec des modulateurs électro-optiques à haute vitesse. Un autre avantage est la compatibilité avec les technologies de semi-conducteur à oxyde de métal complémentaire (CMOS) dont l'utilisation est très répandue dans les circuits intégrés. Le travail a permis de poursuive les progrès rapides effectués ces dernières années dans l'utilisation de semi-conducteurs composés pour les applications de télécommunications. Ces matériaux permettent des fonctions actives et passives sur des composés et des dispositifs électroniques, en comparaison des approches «monolithiques» traditionnelles qui utilisent un matériau commun pour différents dispositifs à intégrer. Avec l'intégration hybride, des puces de types différents sont attachées à une carte de guidage d'ondes optique à l'aide de techniques de microassemblage et de nanoassemblage, combinant différentes technologies des matériaux pour optimiser les performances et la polyvalence. L'équipe du projet a créé et effectué une démonstration d'une nouvelle structure de laser à rétraction distribuée (DFB) utilisant ces technologies de matériaux qui permettent de réduire les coûts et de faciliter le montage des composants. Leur conception offre plusieurs avantages par rapport aux approches conventionnelles, comme une faible divergence de faisceau, une bonne efficacité de pente, un rendement monomodal élevé, une grande stabilité et une sensibilité de rétroaction élevée. Le système laser a fait l'objet de brevets européens et allemands et il est utilisé dans différents projets de recherche et de développement. Le coordinateur du projet, l'Institut Heinrich Hertz (HHI) de Munich, en Allemagne, utilise le dispositif Mephisto comme source de laser prioritaire pour la technologie d'intégration hybride sur polymères PLC. Les partenaires du projet Freescale ont également développé des circuits d'amplification laser 10Go/s basés sur des technologies de circuit intégré BICMOS sur silicium-germanium (SiGe) à faible impédance. Cette innovation peut déboucher sur une exploitation commerciale future. Le projet a amélioré la rentabilité économique des produits SOI et démontré leur viabilité, ouvrant la voie à leur adoption par de nouveaux clients et de nouvelles applications.
