Фотонные MEMS впервые изготовлены в условиях стандартного производства

19 апрель, 2021 - 10:05

Фотонные MEMS впервые изготовлены в условиях стандартного производства

Используя КМОП-совместимый процесс и пластины SOI, исследовательская группа создала надежный и эффективный фотонный переключатель на основе технологии MEMS. Эта работа, представленная в журнале Journal of Optical Microsystems, открывает многообещающий путь к коммерциализации и массовому производству больших интегрированных фотонных переключателей, будущему главному компоненту сетей передачи данных.

До сих пор экспериментальные фотонные MEMS-коммутаторы изготавливались с использованием нестандартных и сложных процессов, что затрудняло их коммерциализацию. Но исследователи из Калифорнийского университета в Беркли собрали инженеров из разных университетов со всего мира, чтобы продемонстрировать, что эти трудности можно преодолеть.

Они создали фотонный MEMS-переключатель, используя коммерческий производственный процесс КМОП без каких-либо модификаций. Данная популярная платформа экономична и совместима с большинством современных технологий.

Для изготовления устройства были задействованы мощности промышленного предприятия. 200-миллиметровые SOI-пластины обрабатывались стандартными методами фотолитографии и сухого травления. Вся фотонная интегральная схема сосредоточена в верхнем слое кремния, что удобно, так как сокращает количество этапов производства.

Коммутатор (его базовый реплицируемый элемент) представляет собой матрицу ввода/вывода 32×32 (5,9×5,9 мм). Передача света из одного канала в другой осуществляется уменьшением зазора между двумя волноводами и связыванием их мод посредством электростатической гребенки, также помещённой в верхний слой кремния.

Исследователи измерили несколько важных характеристик своего коммутатора. Потери мощности света во всём переключателе составили 7,7 дБ, оптическая ширина полосы — около 30 нм на длине волны 1550 нм и скорость переключения — 50 мкс. По этим параметрам новая конструкция уже превосходит другие известные варианты фотонных переключателей, к тому же инженеры определили стратегии дальнейшего улучшения рабочих характеристик своего устройства.