Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego, em colaboração com o Instituto Nacional Tyndall em Cork, Irlanda, estão desenvolvendo um kit de ferramentas educacionais para trazer a fotônica integrada ao currículo de ciências e engenharia da faculdade.

O kit de ferramentas é projetado para ensinar habilidades práticas a alunos de graduação em fotônica integrada, incluindo como caracterizar e testar circuitos integrados fotônicos - habilidades que hoje são normalmente adquiridas no doutorado. nível. A equipe prevê que o ensino dessas habilidades mais cedo permitirá que mais graduados entrem na força de trabalho da indústria fotônica integrada e atendam à crescente demanda por técnicos e engenheiros fotônicos.

O projeto foi idealizado por Abdelkrim El Amili, um cientista pesquisador do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da UC San Diego. Sua equipe inclui Shaya Fainman, professor de engenharia elétrica e de computação na Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs, e Jordan Davis, um Ph.D. estudante no laboratório de Fainman. A equipe da UC San Diego está colaborando com pesquisadores liderados pelo Professor Peter O'Brien na European Packaging Pilot Line PIXAPP de Tyndall.

A equipe está apresentando um protótipo do kit de ferramentas na Conferência e Exposição de Comunicações de Fibra Ótica (OFC) 2019, 3 a 7 de março em San Diego.

"Este kit de ferramentas preencherá a lacuna entre a crescente demanda no mercado de trabalho de fotônica de silício e o fornecimento de técnicos e engenheiros com habilidades práticas no campo, "disse El Amili.

"À medida que o mercado cresce, não haverá graduados suficientes para preencher todas essas oportunidades porque apenas o doutorado. os graduados até agora possuem habilidades práticas em fotônica integrada. Mas aprender projeto de circuito integrado, fabricação de dispositivos, o empacotamento e o teste não devem se limitar ao doutorado. alunos. Nossa esperança é que, ao trazer treinamento prático em fotônica integrada para alunos de graduação e mestrado, este kit de ferramentas irá equipá-los com o conhecimento e as habilidades para preencher novas oportunidades de trabalho, " ele disse.

O kit de ferramentas, apelidado de Integrated Photonics Education Kit (IPEK), é uma plataforma fotônica de silício empacotada. Os instrutores podem usá-lo como parte de um curso de laboratório de engenharia para ensinar aos alunos os blocos básicos de construção de circuitos integrados fotônicos. Experimentando e mexendo com o kit plug and play, os alunos podem ganhar experiência em design, montagem e teste de circuitos integrados fotônicos.

O protótipo atual inclui 6 componentes fotônicos, como um guia de ondas, ressonador de micro-anel, espelhos Bragg curtos e longos, filtros, e um interferômetro Mach-Zehnder. Estes são os blocos básicos de construção educacional, pesquisar, e ambientes industriais. Os dispositivos podem ser controlados por meio de aquecedores. Adicionalmente, muitos desses dispositivos são eletricamente ajustáveis ​​para demonstrar vários modos de operação para o usuário. Eles também podem ser combinados externamente usando fibra para uma funcionalidade fotônica mais complexa.

O IPEK oferece muitas das funcionalidades das plataformas fotônicas convencionais por uma fração do custo. Custa cerca de US $ 1, 500 para construir, enquanto o equipamento para uma configuração convencional custa cerca de US $ 10, 000 a $ 12, 000. E embora as plataformas convencionais sejam volumosas e exijam um espaço de laboratório separado, IPEK é portátil. O protótipo atual cabe na mão do usuário.

IPEK também é robusto e fácil de usar, disse El Amili. Com a ferramenta de pacote plug and play, os usuários não precisam mais perder tempo alinhando e estabilizando a fibra óptica como fariam com uma plataforma convencional. “Ganhamos tempo na realização do experimento, " ele disse.

"O Tyndall Institute, com o apoio da PIXAPP Pilot Line, tem o prazer de colaborar com a UC San Diego neste programa educacional único, "disse O'Brien." Tyndall e PIXAPP reconhecem a necessidade de uma força de trabalho qualificada em fotônica integrada em todos os níveis de habilidade. O kit de ferramentas IPEK é uma excelente iniciativa dedicada ao treinamento da próxima geração de engenheiros e técnicos. "

A equipe está trabalhando para refinar o protótipo. El Amili, Davis e Fainman estão preparando um currículo de laboratório na Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs para implementar o kit de ferramentas.