Fotoninen MEMS-kytkin kaupallistuu

Pii-fotonisen MEMS-kytkimen arkkitehtuuri. Kussakin kytkinyksikössä on kaksi paria suuntakytkimiä ja yksi kampamainen toimilaite. Sirulla valon reittejä ohjaillaan muuttamalla kunkin suuntakytkimen rakoväliä.

Suurempi kuva

Fotoninen MEMS-kytkin, joka käyttää olemassa olevia valmistusmenetelmiä, on askel kohti käyttöönottoa tietoliikenneverkoissa, kirjoittaa SPIE eli international society for optics and photonics.

Yksi nykyisen tietovallankumouksen teknisistä haasteista on löytää tehokas tapa reitittää dataa. Siihen tavoitellaan päästävän optisella reitityskytkennällä.

Yksi lupaavimmista lähestymistavoista perustuu mikroelektromekaanisiin järjestelmiin (MEMS). Sen ratkaisevia etuja ovat pieni optinen hävikki ja energiankulutus sekä monoliittisen integraation ja suuren skaalautuvuuden mahdollisuus.

Tähän asti MEMS-fotonikytkimet on valmistettu standardeista poikkeavilla ja monimutkaisilla prosesseilla laboratorioympäristöissä, mikä on vaikeuttanut niiden kaupallistamista.

Kalifornian Berkeleyn yliopiston tutkijat aloittivat yhteistyön, joka keräsi insinöörejä eri yliopistoista ympäri maailmaa osoittamaan, että vaikeudet voidaan voittaa. He loivat fotonisen MEMS-kytkimen käyttämällä kaupallista CMOS-prosessia sellaisenaan.

Fotonikytkin valmistettiin 200 mm:n piieristeisellä (SOI) -kiekoilla käyttäen tavanomaisia fotolitografisia ja kuivaetsausprosesseja kaupallisessa valimossa.

Koko fotoninen integroitu piiri sisältyy piin pintakerrokseen, minkä etuna on valmistusvaiheiden määrän vähäisyys: On vain kaksi erilaista kuivaetsausprosessia, yksi nostoyksikkö metallisten kontaktien luomiseksi ja MEMS:n lopullinen vapauttaminen oksidin etsauksella.

Kytkinrakenne sisältää 32 tuloporttia ja 32 lähtöporttia kooltaan 5,9 x 5,9 millimetrin kokonaisuudessa. Kussakin yksittäisessä elementissä valonsiirto kanavalta toiselle tuotetaan kutistamalla kahden aaltojohtimen välistä etäisyyttä joka saadaan aikaan sähköstaattisella kampaohjaimella.

"Ensimmäistä kertaa laajamittaiset ja integroidut MEMS-fotonikytkimet on valmistettu kaupallisessa valimossa 200 mm:n SOI-kiekoilla. Mielestäni tämä on vakuuttava osoitus siitä, että tämä tekniikka soveltuu kaupallistamiseen ja massatuotantoon. Ne voitaisiin integroida datansiirtojärjestelmiin jo lähitulevaisuudessa", kommentoi yksi Berkeleyn tutkijoista Jeremy Béguelin.

Tutkijat arvioivat fotonikytkimien suorituskykyä mittaamalla useita tärkeitä parametreja: valotehohäviö koko kytkimen läpi oli 7,7 dB, optinen kaistanleveys noin 30 nm 1550 nm:n aallonpituudella ja kytkentänopeus 50 µs. Nämä arvot ovat jo erinomaisia verrattuna muihin fotonikytkimen lähestymistapoihin ja tapoja niiden parantamiseksi on jo tunnistettu.

Aiheesta aiemmin:

Suurin ja nopein optinen kytkinpiiri

Fotonikytkin CMOS-piireille

Sähköis-optista tietotekniikkaa