研究者らは極小フォトニックチップを機能的な温度センサーに変える

エレクトロニクスと同様に、フォトニック回路はチップ上に小型化でき、その結果、フォトニック集積回路 (PIC) が得られます。 エレクトロニクス分野に比べると遅れていますが、近年急速な発展を遂げている分野です。
ただし、大きな課題は、このような PIC を機能デバイスに変換する方法です。これには、光を PIC に取り込み、PIC から光を取り出すための光学パッケージングと結合戦略が必要です。
たとえば、光通信の場合、接続を確立し、光パルスを長距離にわたって送信するには光ファイバーが必要です。 あるいは、PIC には、読み取りに外部光を必要とする光学センサーを内蔵することもできます。
PIC 上の光はサブミクロン寸法の非常に小さなチャネル (「導波路」と呼ばれます) を伝わるため、この光結合は非常に難しく、PIC と外部コンポーネントの間の慎重な位置合わせが必要です。 光学部品も非常に壊れやすいため、信頼性の高いデバイスを製造するには、PIC を適切にパッケージングすることが重要です。
ゲント大学の Van Steenberge 教授と Jeroen Missinne 教授の研究グループと imec は、次世代通信システム、センサー、生物医学機器用の PIC に関連するパッケージングと統合の課題を克服するソリューションを開発しています。
彼らの取り組みの 1 つは、非常に小さなマイクロレンズを使用して、PIC 上の光チャネルを外部の光ファイバーまたはその他のコンポーネントにより簡単に接続することです。 最後に、彼らは、製造中に PIC 自体に統合できるマイクロレンズ、またはパッケージング中に追加できる外部マイクロレンズを実証することに成功しました。
後者は、Journal of Optical Microsystems に最近掲載された論文の主題でした。
研究の過程で、直径 300 ミクロンの小さなボール レンズを使用して、PIC 上のセンサーと標準の読み取りデバイスに接続できる光ファイバーの間に効果的な接続が作成されました。
さらに、この論文では、PIC を機能的で完全にカプセル化された小型センサー プローブ (直径 2 mm 未満) に変換するために必要なインポート手順についても説明しています。 このデモンストレーションで開発された光学センサーのタイプは、最大 180 度まで測定できるブラッグ グレーティング温度センサーです。
このセンサーは、Argotech (チェコ共和国) およびアテネ国立工科大学 (ギリシャ) のフォトニクス通信研究所との欧州 SEER プロジェクトの枠組みの中で実現されました。
このプロジェクトでは、ヨーロッパのパートナー数社が、航空機などの複合部品の製造プロセスに光センサーを統合し、最終的にプロセスの最適化、エネルギーとコストの削減につながることに重点を置いています。