Ibridi al silicio per ottica ed elettronica migliori
Le reti fotoniche (reti che fanno affidamento sul passaggio della luce) sono largamente usate nelle telecomunicazioni, in elettronica e in molte tecnologie emergenti. Una priorità chiave in queste aree è la domanda di una funzionalità superiore in dispositivi sempre più piccoli. Ciò significa che i componenti ottici devono riuscire a combinare un aumento della complessità e della densità. Ridurre i costi di produzione è un altro tema principale in questi mercati altamente competitivi. Un gruppo di ricercatori europei ha collaborato al progetto Mephisto (Merger of electronics and photonics using silicon based technologies) per contribuire a soddisfare questi requisiti. Nel corso del progetto, durato quattro anni e terminato nel 2008, hanno sviluppato nuovi concetti per piattaforme di integrazione ibrida silicio-su-isolante (SOI) in grado di coprire funzioni ottiche, optoelettroniche ed elettriche. SOI è adatto a questi tipi di applicazioni in quanto può contenere guide d'onda ottica e i relativi dispositivi di dimensioni molto diverse ed è adatto all'uso con modulatori elettro-ottici ad alta velocità. Un altro vantaggio è la compatibilità con le tecnologie a semiconduttore a ossido di metallo complementare (CMOS), usate in larga misura nei circuiti integrati. Il lavoro ha continuato il rapido progresso fatto negli ultimi anni nell'uso di semiconduttori compositi per le applicazioni di telecomunicazione. Questi materiali consentono funzioni ottiche attive e passive per componenti e dispositivi elettronici rispetto agli approcci "monolitici" tradizionali che usano un materiale comune per diversi dispositivi da integrare. Con l'integrazione ibrida diversi chip di dispositivi sono attaccati a un pannello a guide d'onda ottica con tecniche di micro e nanoassemblaggio che uniscono diverse tecnologie dei materiali per ottimizzare prestazioni e versatilità. L'equipe di progetto ha creato e dimostrato una nuova struttura laser a retroazione distribuita (DFB) usando queste tecnologie dei materiali che offrono costi inferiori dei dispositivi e possibilità di montaggio più semplici. Il loro design offre diversi vantaggi rispetto agli approcci convenzionali, inclusa una bassa divergenza del fascio, un'elevata efficienza differenziale, un elevato rendimento monomodale, una stabilità elevata e una maggiore sensibilità alla retroazione. Il sistema laser ha ottenuto brevetti in Europa e Germania e viene usato in diversi progetti di ricerca e sviluppo. Il coordinatore del progetto, l'Henrich Hertz Institut (HHI) di Monaco di Baviera, Germania, sta usando il dispositivo Mephisto come fonte laser preferita per la tecnologia di integrazione ibrida basata su polimeri PLC. I partner del progetto Freescale hanno anche sviluppato circuiti di pilotaggio laser a 10\;Gb/s basati sulle tecnologie dei circuiti integrati BICMOS al silicio e al germanio (SiGe) a bassa impedenza. In futuro questa innovazione potrebbe essere sfruttata commercialmente. Il progetto ha potenziato l'efficacia dei costi dei prodotti SOI e ne ha dimostrato la fattibilità, promuovendone l'utilizzo da parte di nuovi clienti e applicazioni.
