Semblables à l’électronique, les circuits photoniques peuvent être miniaturisés sur une puce, conduisant à ce qu’on appelle un circuit intégré photonique (PIC). Bien que ces développements soient plus récents que pour l’électronique, ce domaine évolue rapidement. L’un des principaux problèmes consiste toutefois à transformer un tel PIC en un dispositif fonctionnel. Cela nécessite un conditionnement optique et des stratégies de couplage pour amener la lumière dans et faire sortir la lumière du PIC.
Par exemple, pour la communication optique, une connexion doit être établie avec des fibres optiques, qui transportent ensuite les impulsions lumineuses sur de longues distances. Alternativement, le PIC pourrait abriter un capteur optique qui nécessite une lumière externe pour sa lecture.
Étant donné que la lumière sur un PIC se propage dans de très petits canaux aux dimensions inférieures au micromètre, appelés guides d’ondes, ce couplage optique est très difficile et nécessite un alignement minutieux entre le PIC et les composants externes. Les composants optiques sont également très fragiles, un emballage approprié du PIC est donc essentiel pour obtenir un appareil fiable.
L’équipe de recherche des professeurs Van Steenberge et Jeroen Missinne de l’Université de Gand et de l’IMEC développe des solutions pour surmonter les défis de conditionnement et d’intégration liés aux PIC pour les systèmes de télécommunication, les capteurs et les dispositifs biomédicaux de nouvelle génération.
L’une de leurs activités consiste à utiliser de très petites lentilles (microlentilles) pour connecter plus facilement les canaux optiques des PIC à des fibres optiques externes ou à d’autres éléments. Ils ont démontré des microlentilles pouvant être intégrées au PIC lui-même lors de son processus de fabrication ou des microlentilles externes ajoutées lors du processus de conditionnement.
Ce dernier fait l’objet de un article récent dans le Journal des microsystèmes optiques.
Une petite lentille sphérique d’un diamètre de 300 µm a été utilisée pour établir une connexion efficace entre un capteur sur un PIC et une fibre optique pouvant être connectée à un équipement de lecture standard.
En outre, l’article décrit les étapes d’importation nécessaires pour transformer le PIC en une sonde de capteur miniature fonctionnelle et entièrement emballée (moins de 2 mm de diamètre). Le type de capteur optique développé lors de cette démonstration était un capteur de température à réseau de Bragg pouvant mesurer jusqu’à 180°C.
Le capteur a été réalisé dans le cadre du projet européen VOYANT projet en collaboration avec Argotech (République tchèque) et le Laboratoire de recherche en communications photoniques de l’Université technique nationale d’Athènes (Grèce). Dans ce projet, plusieurs partenaires européens se concentrent sur l’intégration de capteurs optiques dans les routines de fabrication de pièces composites telles que celles utilisées dans les avions, ce qui permettra à terme d’optimiser les processus, d’économiser de l’énergie et des coûts.
Plus d’information:
Jeroen Missinne et al, Capteur de température photonique au silicium : de la puce photonique intégrée à la sonde miniature entièrement emballée, Journal des microsystèmes optiques (2023). DOI : 10.1117/1.JOM.4.1.011005