Andrzej POŁATYŃSKI1,2, Marcin LELIT1, Aleksandra PAŚNIKOWSKA1, Aleksandra BIENIEK-KACZOREK1, Paweł BORTNOWSKI1,
Łukasz KOZŁOWSKI1, Krzysztof ANDERS1,3,4, Stanisław STOPIŃSKI1,3,4, Piotr WIŚNIEWSKI5, Mateusz SŁOWIKOWSKI1,
Marcin JUCHNIEWICZ5, Ryszard PIRAMIDOWICZ1,3,4
1Politechnika Warszawska, Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa
2VPIphotonics GmbH, Hallerstr. 6, 10587 Berlin, Niemcy
3VIGO Photonics S.A., ul. Poznańska 129/133, 05-850 Ożarów Mazowiecki
4LightHouse sp. z o.o., ul. Stefczyka 34, 20-151 Lublin
5Politechnika Warszawska, Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii CEZAMAT, Poleczki 19, 02-822 Warszawa
W ciągu ostatnich kilku lat szybki rozwój technologii fotonicznych układów scalonych (PIC) doprowadził do opracowania zaawansowanych platform technologicznych. Tendencja ta znacznie poszerzyła zakres spektralny działania układów PIC poza telekomunikacyjne pasmo C, zarówno w kierunku zakresów widma widzialnego (VIS), jak i średniej podczerwieni (MIR). W rezultacie, oprócz sieci telekomunikacyjnych i centrów danych, układy PIC znajdują obecnie zastosowanie w systemach czujników optycznych, systemach LIDAR, cyfrowym monitorowaniu zdrowia, urządzeniach biomedycznych i wielu innych dziedzinach.
Aby sprostać wymaganiom wschodzących rynków i aplikacji, należy opracować nowe platformy fotoniki zintegrowanej umożliwiające generację, propagację i detekcję sygnałów optycznych w zakresie VIS i MIR. W tej pracy przedstawione zostały najnowsze wyniki prac badawczych nad opracowaniem pierwszej biblioteki PDK do projektowania układów PIC z poziomu schematu symulacyjnego dla platformy technologicznej german na krzemie (Ge-on-Si) na zakres średniej podczerwieni (MIRPIC) [1]. Platforma ta jest zoptymalizowana pod kątem zakresu spektralnego λ = 3,0 – 5,5 µm, który jest trudno dostępny dla innych komercyjnie dostępnych platform generycznych.
W pracy tej opisujemy konstrukcję podstawowych i złożonych elementów znajdujących się w bibliotece PDK, takich jak falowody pasywne, sprzęgacze interferencyjne wielomodowe (MMI), sprzęgacze krawędziowe, sprzęgacze siatkowe, rozproszone zwierciadła Bragga (DBR) i multipleksery AWG. Przedstawiamy pomiary badanych struktur oraz zastosowaną metodykę charakteryzacji. Na koniec opisujemy kompletny proces projektowania układu PIC przy zastosowaniu zaimplementowanej biblioteki PDK [2] na przykładzie wielokanałowego nadajnika zoptymalizowanego do zastosowań związanych z wykrywaniem gazów na długościach fal 4,4, 4,8 i 5,2 µm.
Badania były prowadzone w ramach projektu MIRPIC, finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach strategicznego programu badań naukowych i prac rozwojowych „Nowoczesne technologie materiałowe” - TECHMATSTRATEG-III/0026/2019.
Literatura
[1] R. Piramidowicz, at CLEO/Europe 2023, DOI:10.1109/cleo/europe-eqec57999.2023.10231876
[2] S. Mingaleev, at Photonics West 2017, SPIE OPTO Volume 10107, DOI:10.1117/12.2252001