KIT Winzige Lichtwellenleiter aus dem 3D-Drucker

Entwurf eines photonischen Multi-Chip-Systems mit einem photonischen Wirebond.

Forscher des KIT haben die bislang effizienteste Verbindung zwischen einem InP-Laser und einem Silizium-Photonik-Chip entwickelt.

Die Integration optischer und elektronischer Schaltkreise auf einem gemeinsamen Silizium-Chip ermöglicht nicht nur eine schnelle und energieeffiziente Datenübertragung, sondern bildet auch die Grundlage kompakter und robuster Messsysteme beispielsweise für die industrielle Sensorik. Überdies eignet sie sich bestens für die kostengünstige Massenfertigung auf großen Silizium-Scheiben. Allerdings war es bisher ein Problem, diese Schaltkreise mit effizienten Lichtquellen zu versehen, weil sich Silizium aufgrund seiner Kristallstruktur praktisch nicht zur Lichtemission eignet.

Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, konventionelle Laser auf Indiumphosphid- (InP-)Chips mit Silizium-Photonik-Schaltungen zu verbinden und dabei die optischen Verluste des Signals sehr gering zu halten. Dazu nutzen die Wissenschaftler das am KIT erfundene Konzept des photonischen Wirebondens (photonic wire bonding), das auf die Zweiphotonenlithografie als Methode zum Drucken dreidimensionaler Nanostrukturen zurückgreift. Bei diesem Verfahren wird flüssiger Fotolack durch einen fokussierten Laserstrahl mit großer Präzision ausgehärtet. So fertigen die Wissenschaftler winzige 3D-Lichtwellenleiter, mit denen sie die bis jetzt effizienteste Verbindung zwischen einem InP-Laser und einem Silizium-Photonik-Chip erreicht haben.

Damit haben die Wissenschaftler gezeigt,…

...dass photonisches Wirebonden, das sich auch für viele andere Chip-Chip-Übergänge und für die Faser-Chip-Kopplung eignet, ein enormes Potenzial für die Integration komplexer photonischer Systeme mit vielen verschiedenen Bauteilen und unterschiedlichen Funktionen besitzt. Die Technologie wird derzeit vom KIT-Startup Vanguard Photonics in die industrielle Anwendung gebracht.