如何將PIC轉(zhuǎn)換為功能性和完全封裝的微型傳感器探頭？

與電子學(xué)類似，光子電路可以小型化到芯片上，從而形成光子集成電路（PIC）。雖然這些發(fā)展比電子學(xué)的發(fā)展要晚，但近年來這個領(lǐng)域正迎來迅速發(fā)展。

不過，如何將這樣的PIC轉(zhuǎn)換為功能器件，是一大挑戰(zhàn)——這需要光學(xué)封裝和耦合策略來將光帶入PIC，并將光從PIC中取出。

例如，對于光通信，需要用光纖進(jìn)行連接，然后將光脈沖長距離傳輸。或者，PIC可以容納一個光學(xué)傳感器，它需要外部光來讀取。

由于PIC上的光在亞微米尺寸的非常微小的通道（稱為“波導(dǎo)”）中傳播，因此這種光學(xué)耦合非常具有挑戰(zhàn)性，需要在PIC和外部組件之間仔細(xì)校準(zhǔn)。光學(xué)元件也非常脆弱，因此PIC的適當(dāng)包裝對于產(chǎn)生可靠的設(shè)備至關(guān)重要。

根特大學(xué)和imec的Van Steenberge教授和Jeroen Missinne教授的研究小組正在開發(fā)解決方案，以克服與下一代電信系統(tǒng)、傳感器和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的PICs相關(guān)的封裝和集成挑戰(zhàn)。

他們的工作之一是使用非常小的微透鏡，更輕松地將PICs上的光通道與外部光纖或其他元件連接起來。最后，他們成功展示了可以在制造過程中集成到PIC本身的微透鏡或在封裝過程中添加的外部微透鏡。

后者是最近發(fā)表在《光學(xué)微系統(tǒng)雜志》（the Journal of Optical Microsystems）上的一篇論文的主題。

在研究過程中，一個直徑為300微米的小球透鏡，被用來在PIC上的傳感器和可連接到標(biāo)準(zhǔn)讀出設(shè)備的光纖之間建立有效的連接。

此外，本文還介紹了將PIC轉(zhuǎn)換為功能性和完全封裝的微型傳感器探頭（直徑小于2毫米）所需的導(dǎo)入步驟。在本次演示中開發(fā)的光學(xué)傳感器類型，是可以測量高達(dá)180°C的布拉格光柵溫度傳感器。

該傳感器是在歐洲SEER項(xiàng)目框架內(nèi)與Argotech（捷克）和雅典國立技術(shù)大學(xué)光子學(xué)通信研究實(shí)驗(yàn)室（希臘）共同實(shí)現(xiàn)的。

在這個項(xiàng)目中，幾個歐洲合作伙伴專注于將光學(xué)傳感器集成到制造飛機(jī)等復(fù)合材料部件的制造流程中，最終實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化、節(jié)能和成本節(jié)約。







審核編輯：劉清