De nouveaux polymères facilitent la fabrication d’interconnexions optiques
Un nouveau système appelé FS-BOC facilite la fabrication de connexions entre les composants photoniques et les circuits au niveau de la carte et les fibres optiques dans les puces photoniques.
Les chercheurs ont développé de nouveaux matériaux polymères pour l’avancement de la détection optique pour le développement de nouveaux dispositifs photoniques qui peuvent être utilisés dans une multitude d’applications, y compris les cartes de circuits imprimés, les écrans holographiques et la réalité virtuelle.
Une équipe de l’Université de l’Arizona (UofA) a développé un nouveau système de matériau polymère vinylthiophénol basé sur un système appelé S-BOC qu’ils avaient développé précédemment. Dans le nouveau système, les chercheurs ont partiellement fluoré le S-BOC pour améliorer son efficacité lumineuse pour un nouvel ensemble de matériaux appelé FS-BOC.
Le nouveau système présente des pertes de propagation optique inférieures à celles de nombreux autres matériaux d’interconnexion optique, ce qui permet de meilleures performances des dispositifs photoniques et optiques.
Des chercheurs de l’Université de l’Arizona ont utilisé ce qu’ils appellent un processus SmartPrint pour développer de nouveaux matériaux polymères pour les interconnexions optiques.
Les scientifiques peuvent utiliser les matériaux pour créer les liaisons optiques nécessaires pour connecter des composants photoniques à puce avec des circuits au niveau de la carte ou des fibres optiques, ont déclaré les chercheurs. Ils sont également bien adaptés pour créer des interconnexions entre les puces photoniques et les cartes de circuits imprimés optiques, qui sont l’équivalent basé sur la lumière des cartes de circuits imprimés électroniques.
« Ces nouveaux matériaux et les processus qu’ils permettent pourraient conduire à de nouveaux modules photoniques puissants basés sur la photonique au silicium », a déclaré le chef de l’équipe de recherche et professeur de l’UofA, Robert Norwood, dans un communiqué de presse. « Ils pourraient également être utiles pour la détection optique ou la réalisation d’affichages holographiques pour les applications de réalité augmentée et virtuelle. »
Promesse de la photonique
La technologie photonique sur silicium permet l’intégration de composants à base de lumière sur des puces similaires à celles qui traitent les données.
Actuellement, les scientifiques ont la capacité et la technologie nécessaires pour les éléments de base des dispositifs photoniques au silicium. Cependant, ils cherchent de meilleures façons de fabriquer les connexions optiques qui relient ces composants pour créer des systèmes plus complexes.
Entrez dans le système FS-BOC de matériaux polymères, qui présente un indice de réfraction qui peut être ajusté avec la lumière ultraviolette (UV) et de faibles pertes optiques.
Les matériaux permettent d’imprimer une interconnexion optique monomode directement dans un matériau de film sec à l’aide d’un système de lithographie à faible coût et à haut débit, ce qui facilite leur fabrication. En effet, le système est compatible avec les techniques de fabrication CMOS utilisées pour fabriquer des composants photoniques à base de puces.
« Cette technologie rend plus pratique la fabrication d’interconnexions optiques, qui peuvent être utilisées pour rendre Internet – en particulier les centres de données qui le font fonctionner – plus efficace », a expliqué Norwood dans un communiqué de presse. « Par rapport à leurs homologues électroniques, les interconnexions optiques peuvent augmenter le débit de données tout en générant moins de chaleur. Cela réduit la consommation d’énergie et les besoins en refroidissement.
Fabrication SmartPrint
Les chercheurs ont utilisé ce qu’on appelle un processus SmartPrint pour fabriquer l’interconnexion à l’aide du matériau. Ce processus permet aux scientifiques « d’écrire directement des interconnexions optiques entre différents éléments de cartes de circuits imprimés optiques », a déclaré Norwood dans un communiqué de presse.
Dans le processus SmartPrint, les chercheurs appliquent un film FS-BOC directement sur un composant photonique sans nécessiter d’alignement mécanique. En effet, l’interconnexion optique est réalisée à l’aide d’un système de lithographie sans masque, qui calcule où placer l’interconnexion en examinant les composants, puis en écrivant l’interconnexion optique dans le polymère à l’aide d’une photo-exposition.
Le seul traitement nécessaire pour fabriquer l’interconnexion consiste à chauffer brièvement le film polymère à 90 °Celsius. De plus, comme l’approche de fabrication est sans masque, les motifs d’écriture peuvent être modifiés sans créer de nouveau photomasque.
Prouver les matériaux
Pour démontrer les matériaux, les chercheurs les ont déposés directement sur des matrices de guides d’ondes en verre à échange d’ions, qui sont généralement utilisées pour les dispositifs photoniques intégrés. Ils ont ensuite imprimé les caractéristiques de couplage nécessaires pour que la lumière puisse sortir d’un guide d’ondes IOX, se propager dans l’interconnexion polymère nouvellement fabriquée, puis entrer dans un deuxième guide d’ondes IOX à côté du premier.
Les chercheurs ont publié un article sur leurs recherches dans la revue Matériaux optiques Express.
Les chercheurs ont rapporté que les interconnexions optiques polymères présentaient des performances prometteuses, notamment de faibles pertes de propagation et de couplage. Cela signifie que lorsque la lumière voyageait à l’intérieur de l’interconnexion ou entre celle-ci et les autres composants optiques, très peu était perdue.
Les chercheurs visent à poursuivre leurs travaux pour améliorer le contraste de l’indice de réfraction du matériau et ses performances à haute température, a déclaré Norwood. Cela rendra le matériau plus tolérant aux variations de fabrication, a-t-il déclaré.
De plus, « des performances à haute température sont probablement nécessaires pour que l’interconnexion puisse résister aux processus de refusion de soudure, qui ont lieu au-dessus de 200 degrés Celsius », a ajouté Norwood dans un communiqué de presse.
