Pētnieki pārvērš sīkas fotoniskās mikroshēmas funkcionālos temperatūras sensoros

Līdzīgi kā elektronikā, fotoniskās shēmas var miniaturizēt mikroshēmās, kā rezultātā veidojas fotoniskās integrālās shēmas (PIC). Lai gan šie notikumi ir vēlāk nekā elektronikā, pēdējos gados šī joma ir lieciniecei straujai attīstībai.
Tomēr galvenais izaicinājums ir pārveidot šādu PIC par funkcionālu ierīci — tas prasa optisko iepakojumu un savienošanas stratēģijas, lai PIC apgaismotu un izņemtu gaismu no PIC.
Piemēram, optiskajiem sakariem ir nepieciešamas optiskās šķiedras, lai izveidotu savienojumus un pēc tam pārraidītu gaismas impulsus lielos attālumos. Alternatīvi, PIC varētu ievietot optisko sensoru, kura nolasīšanai nepieciešama ārēja gaisma.
Tā kā PIC gaisma virzās ļoti mazos kanālos (sauktos par "viļņvadiem"), kuru izmēri ir mazāki par mikronu, šī optiskā savienošana ir ļoti sarežģīta un prasa rūpīgu PIC un ārējo komponentu izlīdzināšanu. Optika ir arī ļoti trausla, tāpēc pareizai PIC iesaiņošanai ir izšķiroša nozīme uzticamas ierīces ražošanā.
Prof. Van Stenberge un prof. Jeroen Missinne pētniecības grupas Gentes Universitātē un imec izstrādā risinājumus, lai pārvarētu iepakošanas un integrācijas problēmas, kas saistītas ar PIC nākamās paaudzes telekomunikāciju sistēmām, sensoriem un biomedicīnas ierīcēm.
Viens no viņu centieniem ir izmantot ļoti mazus mikroobjektīvus, lai vieglāk savienotu PIC optiskos kanālus ar ārējām optiskajām šķiedrām vai citiem komponentiem. Visbeidzot, viņiem izdevās demonstrēt mikrolēcas, kuras ražošanas laikā var integrēt pašā PIC, vai ārējās mikrolēcas, kuras var pievienot iesaiņošanas laikā.
Par pēdējo tika publicēts raksts, kas nesen tika publicēts Optical Microsystems žurnālā.
Pētījuma laikā tika izmantota neliela lodveida lēca, kuras diametrs ir 300 mikroni, lai izveidotu efektīvu savienojumu starp PIC sensoriem un optisko šķiedru, ko varētu savienot ar standarta nolasīšanas ierīci.
Turklāt rakstā ir aprakstītas importēšanas darbības, kas nepieciešamas, lai PIC pārveidotu par funkcionālu un pilnībā iekapsulētu miniatūru sensora zondi (diametrs mazāks par 2 mm). Šajā demonstrācijā izstrādātais optiskā sensora veids ir Braga režģa temperatūras sensors, kas var mērīt līdz 180 grādiem.
Sensors tika realizēts Eiropas SEER projekta ietvaros ar Argotech (Čehija) un Atēnu Nacionālās Tehniskās universitātes Fotonikas komunikācijas pētniecības laboratoriju (Grieķija).
Šajā projektā vairāki Eiropas partneri koncentrējas uz optisko sensoru integrāciju ražošanas procesos, lai ražotu kompozītmateriālus, piemēram, lidaparātus, kas galu galā noved pie procesa optimizācijas, enerģijas un izmaksu ietaupīšanas.