Les circuits intégrés photoniques (PIC) sont des dispositifs compacts qui combinent plusieurs composants optiques sur une seule puce. Ils ont un large éventail d'applications dans les domaines des communications, de la télémétrie, de la détection, de l'informatique, de la spectroscopie et de la technologie quantique. Les PIC sont désormais fabriqués à l’aide de technologies matures de fabrication de semi-conducteurs. Cela a réduit les coûts et amélioré les performances. Cela fait des PIC une technologie prometteuse pour une variété d'applications.

L'emballage photonique est beaucoup plus difficile que l'emballage électronique. Les PIC nécessitent une précision d’alignement beaucoup plus élevée, généralement au niveau micronique ou même submicronique. En effet, les modes optiques des PIC doivent être précisément adaptés.

La tolérance d'alignement étroite des PIC les rend incompatibles avec les techniques et infrastructures d'emballage électronique traditionnelles. De plus, la demande croissante d’intégration hétérogène ou hybride de plusieurs plates-formes de matériaux (telles que le silicium III-V et le niobite de lithium) constitue un autre défi pour l’emballage photonique. De nouvelles technologies d'emballage et architectures de dispositifs sont nécessaires pour relever ces défis.

Dans un nouvel article publié dans Light :Advanced Manufacturing , une équipe de scientifiques dirigée par le Dr Shaoliang Yu et Qingyang Du ont développé de nouvelles technologies d'emballage.

La lithographie à deux photons (TPL) est une technologie laser qui peut être utilisée pour créer des structures 3D à très haute résolution. Cette approche est récemment apparue comme une approche prometteuse pour l'empaquetage photonique, qui est le processus d'assemblage et de connexion de composants photoniques en un seul système.

Le TPL offre plusieurs avantages uniques pour le packaging photonique. TPL peut être utilisé pour créer diverses structures photoniques 3D, telles que des modeleurs de faisceaux et des transformateurs de mode. Ceci est important pour obtenir une efficacité de couplage élevée et des bandes passantes larges lors de la connexion de différents composants optiques dans un système.

Il peut également former des connexions optiques entre composants photoniques après assemblage. En effet, la forme des connexions peut être personnalisée en fonction du déplacement relatif entre les composants. Cela assouplit la tolérance d'alignement lors de l'assemblage du PIC et permet l'utilisation de techniques d'assemblage électronique standard.

TPL peut créer des liaisons 2,5-D ou 3D à haute densité de canaux et à faibles pertes pour s'adapter aux différences de hauteur entre les ports optiques à l'intérieur d'un boîtier. Ceci est particulièrement important pour l'intégration hybride, dans laquelle les modules sont structurés sur différents substrats d'épaisseurs variables.

Le TPL peut être utilisé pour former des structures micro et nanomécaniques afin de guider le placement précis des composants dans un processus d'alignement passif ou des connecteurs optiques enfichables.

En plus de ces avantages, les résines TPL sont généralement à large bande et présentent une faible atténuation optique, ce qui les rend adaptées à la construction de liaisons optiques à faibles pertes entre des plates-formes de matériaux différents.

Dans l’ensemble, le TPL est une technologie polyvalente et puissante pour le packaging photonique. Il offre plusieurs avantages uniques qui peuvent aider à relever les défis du packaging des PIC, tels que la tolérance d'alignement étroite et la nécessité d'une intégration hétérogène ou hybride. Alors que l'industrie photonique adopte de plus en plus le TPL, de nouveaux efforts de recherche et développement sont en cours pour augmenter le débit de fabrication du TPL, élargir le répertoire de matériaux et développer de nouveaux outils de conception et de caractérisation.

Plus d'informations : Shaoliang Yu et al, Lithographie à deux photons pour un emballage photonique intégré, Light :Advanced Manufacturing (2023). DOI :10.37188/lam.2023.032

Fourni par l'Académie chinoise des sciences