Ein Forscherteam unter der Leitung von Niels Quack, außerordentlicher Professor der University of Sydney, hat eine neue Technologie entwickelt, um Optik und mikroelektromechanische Systeme (MEMS) in einem Mikrochip zu kombinieren und damit den Weg für die Entwicklung von Geräten wie Mikro-3D-Kameras und Gas zu ebnen Sensoren für die Präzisionsmessung der Luftqualität, einschließlich ihrer Verwendung in Mobiltelefonen.
Veröffentlicht am 20. März in Mikrosysteme und Nanoengineeringbaut der neue Mikrofabrikationsprozess auf der Silizium-Photonik auf und nutzt Halbleiterherstellungstechniken, um eine neue, energieeffizientere Generation von Geräten für die faseroptische Kommunikation, Sensoren und sogar zukünftige Quantencomputer zu ermöglichen.
Associate Professor Quack von der School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering sagte, dass die photonischen MEMS insofern einzigartig sind, als sie kompakt sind, sehr wenig Strom verbrauchen, schnell sind, ein breites Spektrum optischer Trägersignale unterstützen und einen geringen optischen Verlust aufweisen.
„Dies ist das erste Mal, dass elektromechanische Nano-Aktuatoren in eine standardmäßige Silizium-Photonik-Technologieplattform integriert wurden“, sagte außerordentlicher Professor Quack.
„Dies ist ein wichtiger Schritt in Richtung ausgereifter, zuverlässiger photonischer Schaltkreise im großen Maßstab mit integrierten MEMS. Diese Technologie wird für die Massenproduktion vorbereitet, mit potenziellen Anwendungen in der 3D-Bildgebung für autonome Fahrzeuge oder im neuen photonikunterstützten Computing.
„Aktuelle ähnliche Technologien verbrauchen viel Strom und belegen eine große Fläche auf dem Chip. Sie haben auch hohe optische Verluste. Dies macht die Integration einer großen Anzahl von Komponenten auf einem einzigen Chip zu einer Herausforderung“, sagte er.
„Unsere Silizium-Photonik-MEMS-Technologie überwindet diese Mängel und bietet einen Weg zur effizienten Skalierung von photonischen integrierten Schaltkreisen.
„Die Technologie wird das Wissen auf dem Gebiet der Mikro- und Nanofabrikation, der Photonik und der Halbleiter mit einer breiten Palette von Anwendungen erweitern. Dazu gehören die Strahllenkung für die LIDAR-3D-Erfassung in autonomen Fahrzeugen, programmierbare photonische Chips oder die Informationsverarbeitung in der Quantenphotonik.“
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Niels Quack et al., Integrierte photonische Silizium-MEMS, Mikrosysteme & Nanoengineering (2023). DOI: 10.1038/s41378-023-00498-z