Rendement record pour des structures photoniques intégrées au silicium

Un nouveau composant de couplage optique permet d'injecter la lumière en provenance d'une fibre optique ordinaire dans un guide d'ondes en silicium avec un taux d'efficacité de près de 90 %.

La croissance mondiale du trafic de données oblige à renforcer constamment les capacités des réseaux fibre optique existants et engendre une forte augmentation de la consommation en énergie. Dans le futur, les connexions optiques s'intégreront y compris dans l'ordinateur personnel et y assureront le transport de la masse de données échangées entre ses composants. Dans ce contexte, les recherches dans le domaine de l'efficacité énergétique des systèmes de transmission sont en plein développement.

Les scientifiques de l'Institut des techniques de télécommunication électriques et optiques (INT) de l'Université de Stuttgart et de l'Institut de la microélectronique de Stuttgart (IMS Chips) ont mis au point un procédé de fabrication, pour lequel un brevet a été déposé, permettant d'intégrer des structures émettrices et réceptrices optiques complexes sur une plaquette de silicium. En effet, les émetteurs et récepteurs optiques actuels, qui se basent sur des substrats de phosphure d'indium, présentent le double inconvénient d'être très onéreux et disponibles uniquement dans de petites dimensions. Le silicium est également transparent en ce qui concerne les longueurs d'ondes utilisées. Ainsi pourrait-on imaginer, dans un futur plus ou moins proche, le calcul informatique être réalisé dans des circuits nanoélectroniques, et le transport de données emprunter des câblages optiques.

Les scientifiques ont développé des structures quadrillées apériodiques optimisées à l'échelle nanométrique avec un tout nouveau miroir réfléchissant. Cette innovation a permis d'atteindre une valeur record de 87 % de rendement de couplage de la lumière entre une fibre optique ordinaire et des guides d'ondes photoniques intégrés sur des plaquettes de silicium, pour une largeur de bande d'environ 40 nm. Par ailleurs, ces composants sont compatibles CMOS.

Dans le procédé de fabrication employé, il est également possible de combiner d'autres composants, comme des séparateurs de polarisation, avec des coupleurs à réseau. Dans cette dernière application, les chercheurs ont là aussi atteint un nouveau record mondial de rendement. Les travaux doivent désormais se poursuivre avec les acteurs de l'industrie. Objectif : mettre au point des émetteurs et récepteurs complexes en silicium permettant d'atteindre, pour un coût modique, une vitesse de transfert de données supérieure à 1 térabit/s.

Les résultats seront dévoilés en septembre à l'occasion de la conférence européenne sur les communications optiques (ECOC) organisée à Londres.

Source : www.photonik.de