9 dec. 2008
3 minuten
Intensieve samenwerking tussen Europese universiteiten, onderzoeksinstellingen waaronder het Leuvense IMEC en fotonicabedrijven heeft ervoor gezorgd dat optische chips in Europa op het punt staan om door te breken in tal van toepassingen. Zo zullen optische chips ons in de toekomst nog sneller laten surfen doordat ze overal in het glasvezelnetwerk gebruikt zullen worden, gaande van […]
Intensieve samenwerking tussen Europese universiteiten, onderzoeksinstellingen waaronder het Leuvense IMEC en fotonicabedrijven heeft ervoor gezorgd dat optische chips in Europa op het punt staan om door te breken in tal van toepassingen. Zo zullen optische chips ons in de toekomst nog sneller laten surfen doordat ze overal in het glasvezelnetwerk gebruikt zullen worden, gaande van de eindgebruiker tot diep in het netwerk waar terabit routers de massale datastromen in goede banen leiden.
Die routers bestaan vandaag nog uit enorme energieverslindende kasten met een wirwar aan kabels. Optische chips kunnen ook worden ingebouwd in ultrakleine monitorsystemen voor in het lichaam of in medische catheders die onmiddellijk de bloedparameters van een patiënt kunnen meten.
Optische chips werken met fotonen in plaats van met elektronen. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt in lasers, in allerlei sensoren, in medische apparatuur, in cameratechnologie, … Maar de belangrijkste toepassing ligt vandaag in de tele- en datacommunicatie. Glasvezelkabels, die internetgegevens transporteren onder de vorm van lichtpulsen, zorgen ervoor dat we veel sneller surfen, veel meer gegevens kunnen opladen op onze computer en gegevens over een veel grotere afstand transporteren dan over de televisiekabel of de telefoonlijn. Aan de uiteinden van die glasvezels vind je optische chips die het licht op de één of andere manier verwerken. In het verleden werkte men met een samenbouw van losse componenten, maar vandaag is de trend om die allemaal in één chip te integreren. Die chips worden altijd maar kleiner, krachtiger en zuiniger.
Integratie in silicium
Op dit moment wordt intensief onderzoek verricht naar fotonische integratie in silicium. Men spreekt van ‘silicon photonics’. Dat is de integratie van fotonica op een traditionele siliciumchip gebruik makend van de standaard fabricagetechnologieën voor deze chips. Omdat dit zeer geavanceerd en duur onderzoek is werd ePIXfab opgericht, een strategisch onderzoeksplatform dat Europese universiteiten, onderzoeksinstellingen en fotonicabedrijven verzamelt en zo onderzoekskosten, apparatuur en kennis deelt. Dit Europese platform wordt door het Leuvense onderzoekscentrum IMEC gecoördineerd. Gebruik makend van het ePIXfab platform integreerden onderzoekers van de Gentse universiteit door samenwerking met IMEC een microlaser in een siliciumchip, een wereldprimeur, en ontwikkelden ze enkele ingenieuze manieren om het licht eenvoudig van de chip naar een glasvezel te sturen. Daarop voortbouwend ontwikkelde de universiteit van Sint Andrews (Schotland) ’s werelds kleinste optische schakelaar.
FTTH
Die onderzoeksresultaten zijn belangrijke stappen om bijvoorbeeld fiber-to-the-home (FTTH) betaalbaar te maken. Fiber-to-the-home is het optisch transport van internetgegevens tot in de huiskamer (op dit ogenblik worden glasvezelkabels voornamelijk gebruikt voor internetverkeer over grote afstand) zodat we nog sneller en zonder capaciteitslimiet kunnen surfen. Fotonische integratie, waardoor de laser en de detector en nog een rist andere componenten op één chip geïntegreerd worden, zal Fiber-to-the-Home veel goedkoper maken. En fotonische integratie is ook nodig om andere toepassingen mogelijk te maken, bijvoorbeeld optische sensoren die ingebouwd worden in ultrakleine medische monitoringapparatuur voor in het lichaam of in goedkope wegwerpchips die bepaalde bloedparameters onmiddellijk en zeer nauwkeurig kunnen bepalen.
Over ePIXnet:
ePIXnet, een netwerk gefinancierd door de EU en gecoördineerd door IMEC, stroomlijnt Europees onderzoek naar fotonische integratie. Het netwerk geeft de onderzoekers van universiteiten en bedrijven toegang tot de peperdure infrastructuur en stimuleert onderzoekers om samen te werken op gemeenschappelijke thema’s; van gespecialiseerde lichtbronnen over signaalomvormers tot detectoren. Het network zorgt ook voor een standaardisering van elke fase in het productieproces van fotonische chips. Omdat IMEC over een unieke infrastructuur voor siliciumchips beschikt, heeft het ePIXfab opgezet, een technologieplatform via hetwelke elke onderzoeksgroep uit de hele wereld optische chips in silicium kan laten fabriceren. Drie keer per jaar wordt een nieuwe fabricagecyclus gestart en worden de optische designs van een tiental verschillende onderzoeksteams gefabriceerd. Meer informatie over ePIXnet is te vinden op www.epixnet.org