Stanisław STOPIŃSKI1,2,3, Krzysztof ANDERS1,2,3, Anna JUSZA1,3, Marcin LELIT1,4, Andrzej POŁATYŃSKI1,5, Piotr WIŚNIEWSKI4,
Mateusz SŁOWIKOWSKI4, Marcin JUCHNIEWICZ4, Jarosław JUREŃCZYK2, Marek LIEBERT2, Jacek OLSZEWSKI2,
Kamil PIERŚCIŃSKI6, Dorota PIERŚCIŃSKA6, Ryszard PIRAMIDOWICZ1,2,3
1Politechnika Warszawska, Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki, Koszykowa 75, 00-662 Warszawa
2VIGO Photonics S.A., Poznańska 129/133, 05-850 Ożarów Mazowiecki
3LightHouse sp. z o.o., Stefczyka 34, 20-151 Lublin
4Politechnika Warszawska, Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii CEZAMAT,
Poleczki 19, 02-822 Warszawa
5VPIphotonics GmbH, Hallerstr. 6, 10587 Berlin
6Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki SBŁ, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa
Technologie fotoniki scalonej osiągają coraz większą dojrzałość technologiczną, co umożliwia ewolucję od urządzeń laboratoryjnych do produktów o wartości rynkowej. Głównym motorem rozwoju pozostaje branża szeroko rozumianej transmisji danych, zarówno w systemach telekomunikacyjnych, jak i datacom. W ostatnich latach coraz wyraźniej rysuje się nowy obszar aplikacyjny, jakim są układy fotoniki scalonej do zastosowań czujnikowych, realizowanych dotychczas głównie w kontekście systemów światłowodowych – jak np. interrogatory siatek braggowskich, pracujących w zakresie długości fali 1550 nm. Ewolucja rozwiązań fotoniki scalonej w kierunku bardziej wszechstronnych systemów czujnikowych, umożliwiających m.in. detekcję gazów czy monitoring składu cieczy, otwiera zupełnie nowe i liczne obszary aplikacyjne, wymagając jednak opracowania niestandardowych rozwiązań technologicznych. Takie układy wymagają poszerzenia zakresu spektralnego pracy w kierunku promieniowania widzialnego (VIS) i średniej podczerwieni (mid-infrared, MIR). Szczególnie ten drugi pozwala na jednoznaczną detekcję różnego rodzaju substancji chemicznych m.in. ze względu na ich silne i dobrze zlokalizowane linie absorpcyjne w zakresie MIR. Wymaga to jednak stosowania innego rodzaju źródeł światła (laserów QCL i ICL), innych typów fotodetektorów (struktury InA/InAsSb) oraz platform materiałowych dla układów falowodowych (np. Ge-on-Si).
W niniejszej pracy zostaną przedstawione aktualne wyniki badań nad platformą technologiczną MIRPIC, opracowywaną przez VIGO Photonics, Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki SBŁ i Politechnikę Warszawską. Technologia MIRPIC umożliwia hybrydową integrację struktur aktywnych – laserów QCL i fotodetektorów supersieciowych InAs/InAsSb z pasywnymi układami falowodowymi realizowanymi w technologii german na krzemie (Ge-on-Si). W ramach wystąpienia zostanie przedstawiona ogólna koncepcja platformy, aktualne wyniki badań nad rozwojem elementów aktywnych i pasywnych, jak również pierwsze rezultaty prób technologicznych integracji laserów i detektorów z układami falowodowymi. Nakreślona zostanie również ścieżka komercjalizacji opracowywanych rozwiązań i budowy unikatowej fabryki fotonicznych układów scalonych na zakres MIR w ramach projektu HyperPIC.
Praca finansowana ze środków NCBiR, projekt „Technologie układów fotoniki scalonej na zakres średniej podczerwieni (MIRPIC)”, nr umowy TECHMATSTRATEG-III/0026/2019-00 oraz „HyperPIC - Fotoniczne układy scalone do zastosowań w średniej podczerwieni” (umowa nr FENG.02.10-IP.01-0005/23-00).