Worden fotonische Mems-switches commercieel?

Tot nu toe zijn die MEMS-fotonische schakelaars vervaardigd met behulp van niet-standaard en complexe processen in laboratoriumomgevingen, waardoor ze moeilijk op de markt kunnen worden gebracht. Maar onderzoekers van de University of California Berkeley startten een samenwerking waarbij ingenieurs van verschillende universiteiten over de hele wereld bijeenkwamen om aan te tonen dat de moeilijkheden konden worden overwonnen. Ze creëerden een fotonische MEMS-schakelaar met behulp van een in de handel verkrijgbaar complementair metaaloxide-halfgeleider (CMOS) fabricageproces zonder modificatie.

Het gebruik van dit bekende microfabricageplatform vertegenwoordigt een enorme stap in de richting van industrialisatie, omdat het compatibel is met de meeste huidige technologieën, kosteneffectief is en geschikt is voor productie van grote hoeveelheden.

In hun onderzoek, onlangs gepubliceerd in SPIE's Journal of Optical Microsystems, werd de fotonische schakelaar gefabriceerd op SOI 200 mm-wafers met behulp van reguliere fotolithografische en droog-etsprocessen in een commerciële setting. De hele fotonische geïntegreerde schakeling is opgenomen in de silicium-toplaag, wat het voordeel heeft dat het aantal fabricagestappen wordt beperkt: er zijn twee droog-etsprocessen, een lift-off om metalen verbindingen te maken en de uiteindelijke release van de Mems door oxide-etsen.

Het switchontwerp omvat 32 invoerpoorten en 32 uitvoerpoorten, die een 32 x 32 matrix (volledige grootte is 5,9 mm x 5,9 mm) van hetzelfde gerepliceerde element vertegenwoordigen. In elk van de afzonderlijke elementen wordt de lichtoverdracht van het ene kanaal naar het andere geproduceerd door de afstand tussen twee golfgeleiders te verkleinen om hun modi te koppelen, een bewerking die wordt bereikt door een elektrostatische kamaandrijving die ook in de silicium-toplaag is opgenomen.

De onderzoekers evalueerden de prestaties van de fotonische schakelaars door verschillende belangrijke parameters te meten: het lichtvermogensverlies door de hele schakelaar van 7,7 dB, de optische bandbreedte van ongeveer 30 nm bij de golflengte van 1550 nm en de snelheid van de schakelhandeling van 50 μs. . Deze waarden zijn al uitstekend in vergelijking met andere fotonische schakelbenaderingen, en er zijn al manieren geïdentificeerd om ze te verbeteren.