Semelhante à eletrônica, os circuitos fotônicos podem ser miniaturizados em um chip, levando ao chamado circuito integrado fotônico (PIC). Embora estes desenvolvimentos sejam mais recentes do que os da electrónica, este campo está a evoluir rapidamente. Uma das principais questões, entretanto, é transformar tal PIC em um dispositivo funcional. Isso requer estratégias de empacotamento e acoplamento óptico para trazer e retirar luz do PIC.



Por exemplo, para comunicação óptica, é necessário fazer uma conexão com fibras ópticas, que então transportam os pulsos de luz por longas distâncias. Alternativamente, o PIC poderia abrigar um sensor óptico que requer luz externa para sua leitura.

Como a luz em um PIC se propaga em canais muito pequenos com dimensões submicrométricas, chamados guias de onda, esse acoplamento óptico é muito desafiador e requer um alinhamento cuidadoso entre o PIC e os componentes externos. Os componentes ópticos também são muito frágeis, portanto o empacotamento adequado do PIC é vital para resultar em um dispositivo confiável.

A equipe de pesquisa do Prof. Van Steenberge e do Prof. Jeroen Missinne da Universidade de Ghent e imec está desenvolvendo soluções para superar os desafios de empacotamento e integração relacionados aos PICs para sistemas de telecomunicações, sensores e dispositivos biomédicos de próxima geração.

Uma de suas atividades é focada no uso de lentes muito pequenas (microlentes) para conectar mais facilmente os canais ópticos dos PICs com fibras ópticas externas ou outros elementos. Eles demonstraram microlentes que podem ser integradas ao próprio PIC durante seu processo de fabricação ou microlentes externas que são adicionadas durante o processo de embalagem.

Este último é o tema de um artigo recente no Journal of Optical Microsystems .

Uma pequena lente esférica com diâmetro de 300 um foi usada para fazer uma conexão eficiente entre um sensor em um PIC e uma fibra óptica que pode ser conectada a um equipamento de leitura padrão.

Além disso, o artigo descreve as etapas de importação necessárias para transformar o PIC em uma sonda sensora em miniatura funcional e totalmente embalada (menos de 2 mm de diâmetro). O tipo de sensor óptico desenvolvido nesta demonstração foi um sensor de temperatura de rede de Bragg que pode medir até 180°C.

O sensor foi realizado no âmbito do projeto europeu SEER em conjunto com a Argotech (República Tcheca) e o Laboratório de Pesquisa em Comunicações Fotônicas da Universidade Técnica Nacional de Atenas (Grécia). Neste projeto, vários parceiros europeus apostam na integração de sensores ópticos nas rotinas de fabrico para a fabricação de peças compósitas como as utilizadas em aeronaves, o que acabará por permitir a otimização de processos, poupança de energia e redução de custos.

Mais informações: Jeroen Missinne et al, Sensor de temperatura fotônica de silício:do chip fotônico integrado à sonda em miniatura totalmente embalada, Journal of Optical Microsystems (2023). DOI:10.1117/1.JOM.4.1.011005
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