Accouplement libre-forme à fibre hautement efficace vers guide d'onde en silicium pour la photonique en échelle de fonderie

Alors que la photonique en silicium passe de la recherche à un déploiement commercial, les solutions d'emballage qui couplent efficacement la lumière dans des guides d'onde en silicium sous-micrométriques très compacts et fonctionnels sont impératives mais demeurent problématiques. La plateforme en silicium sur isolant (SOI) de 220 nm, prête à permettre une intégration à grande échelle, est la plus largement adoptée par les fonderies, aboutissant à des processus de fabrication établis et à de vastes bibliothèques de composants photoniques. Le développement d'un schéma de couplage hautement efficace, évolutif et à large bande pour cette plateforme est donc d'une importance capitale. Tirant parti de la polymérisation à deux photons (TPP) et d'une méthodologie de conception micro-optique libre-forme déterministe basée sur le principe de Fermat, ce travail démontre une interface de coupleur 3-D ultra-efficace et à large bande entre des fibres monomodes SMF-28 standards et des guides d'onde en silicium sur la plateforme SOI de 220 nm. Le coupleur atteint une faible perte de couplage de 0,8 dB pour le mode TE fondamental, avec une bande passante de 1 dB dépassant 180 nm. L'opération à large bande permet des applications variées motivées par la bande passante allant des communications à la spectroscopie. De plus, le coupleur libre-forme 3-D permet également une grande tolérance aux désalignements de fibre et aux variabilités de fabrication, allégeant ainsi les exigences d'emballage en vue de réduire les coûts en capitalisant sur des flux de processus d'emballage électronique standard.