MEMS fotónicos de silicio integrados

La fotónica de silicio ha emergido como una tecnología madura que se espera desempeñe un papel clave en aplicaciones críticas emergentes, incluidas comunicaciones ópticas de muy alta velocidad de datos, detección a distancia para vehículos autónomos, computación acelerada fotónicamente y procesamiento de información cuántica. El éxito de la fotónica de silicio ha sido posible gracias a la combinación única de rendimiento, alta eficiencia y capacidad de producción a gran escala que solo puede lograrse estandarizando la tecnología de fabricación. Hoy en día, las plataformas de tecnología de fotónica de silicio estandarizadas implementadas por fundiciones brindan acceso a componentes de biblioteca optimizados, incluidos enrutamiento óptico de baja pérdida, modulación rápida, ajuste continuo, fotodiodos de germanio de alta velocidad y interfaces ópticas y eléctricas de alta eficiencia. Sin embargo, los efectos electroópticos relativamente débiles del silicio resultan en moduladores con una huella significativa y dispositivos de ajuste termoóptico que requieren un alto consumo de energía, lo que representa obstáculos sustanciales para la integración a muy gran escala en la fotónica de silicio. La tecnología de sistemas microelectromecánicos (MEMS) puede mejorar la fotónica de silicio con bloques de construcción que son compactos, de baja pérdida, de ancho de banda, rápidos y requieren un consumo de energía muy bajo. Aquí, introducimos una plataforma MEMS fotónica de silicio que consiste en dispositivos nano-opto-electromecánicos de alto rendimiento completamente integrados junto a componentes estándar de fundición de fotónica de silicio, con sellado a nivel de oblea para una confiabilidad a largo plazo, unión flip-chip a interpositores de redistribución y acoplamiento de fibras para interfaces ópticas y eléctricas de alto conteo de puertos. Nuestra demostración experimental de elementos de circuito MEMS fotónicos de silicio fundamentales, que incluyen acopladores de potencia, cambiadores de fase y dispositivos de multiplexión por división de longitud de onda utilizando tecnología estandarizada levanta obstáculos previos para permitir la escalabilidad a circuitos integrados fotónicos muy grandes para aplicaciones en telecomunicaciones, computación neuromórfica, detección, fotónica programable y computación cuántica.